以下文章来源于精准药物递送 ，作者YiYi
大家好，今天给大家分享一篇发表在《Advanced Functional Materials》上的文章“Spatiotemporal Theranostic Nanoprobes Dynamically Monitor Targeted Tumor Therapy”(IF = 19.0)，文章的通讯作者是安徽大学生命科学学院的闫国卿副教授和唐汝培教授。
1．简介
当纳米探针以聚集体的形式存在，AIE染料的荧光信号强度明显增强，而非AIE染料的荧光信号强度由于聚集引起的猝灭(ACQ)而减弱或淬灭。因此，利用荧光信号的急剧减弱或猝灭来监测药物是一种可行的策略。吲哚菁绿(Indocyanine green, ICG)是一种水溶性临床诊断药物，具有非AIE特性，一旦纳米探针崩解，很容易逃逸，重现强近红外荧光信号。Dasatinib (DAS)作为一种激酶抑制剂，在临床上广泛用于治疗白血病和实体瘤，具有AIE特性。
在本研究中，在肿瘤细胞外pH(6.5-7.0)下，通过DAS中的n-杂环质子化实现肿瘤选择性积累和荧光增强，通过配体- slc7a11相互作用增强细胞摄取，在细胞内pH值下，通过n -杂环和磺酸基的进一步质子化，内体逃逸，通过对细胞内GSH的反应有效分解以触发药物释放和荧光衰减，以及随着水溶性ICG的积累而荧光重新增强(图1)。这些优越的特性不仅可以提高靶向治疗的准确性，还可以对治疗过程进行全景跟踪。
图1. 用于动态监测肿瘤靶向治疗的时空治疗纳米探针示意图
2. 结果与讨论
图2a,b表明自DDASI-NPs自组装成功，粒径为168.3 nm和zeta电位为- 5.2 mV。在pH(7.4)下保持7天不变，表明其长期储存和循环稳定性 (图2c) 。而在PH=5.0时，电位增加到0.3Mv(图2e)，接近中性。DDAS中的二硫键断裂，在6 h内，粒径迅速减小，并在12 h内消失，从而有效释放药物（图2d,f,g）。而PH=6.5电位虽然增加，但并不会释放药物。如图2h-j所示，当激发波长为405 nm时，由于DAS二聚体的聚集使RIM增加，发射波长成功地从422红移到810 nm，与含有ICG的DDASI-NPs相同。如图2k所示，DDASI-NPs中ICG的荧光强度变弱，但如图2l,m所示，AIE的荧光强度在6 h内迅速猝灭，ICG的荧光强度恢复正常，导致细胞内整体荧光强度先降低后升高。结果表明，DDASI-NPs表现出从生理微环境到肿瘤细胞内环境的动态近红外荧光强度转换。
图2. a) 离体电荷、大小和荧光强度动态变化示意图。b) 颗粒尺寸和形貌。c) 稳定性。d) 不同PH粒径的变化。e) Zeta电位。f) DAS的释放。g) ICG的释放。h) 激发和发射光谱。i) 荧光强度变化。j)-k) 荧光强度。l) DDASI-NPs随时间变化的动态荧光强度转换。m) DDASI-NPs的总动态荧光强度随时间的变化。
如图3a所示，通过细胞摄取来研究肿瘤细胞内纳米探针的荧光强度是否存在动态变化。如图3b、c所示,许多纳米探针存在于肿瘤细胞内，在pH 6.5时，通过DAS中的n -杂环质子化作用，细胞摄取比pH 7.4时更强。如图3d,e所示，细胞内荧光强度随时间的变化呈现出明显的动态变化。在4 h内，由于细胞内化增强，强度逐渐增加。随后，AIE细胞内荧光衰减，随着水溶性ICG的积累，荧光再次增强，强度在8 h内先降低后升高。结果表明，DDASI-NPs可以实现细胞内动态荧光变化，用于监测肿瘤细胞和细胞内药物命运。
图3. a) DDASI-NPs的细胞摄取和细胞内动态荧光强度转换示意图。b) 在pH 7.4和6.5条件下，用CLSM和FCM测定4 h内HepG2、H22和K562的定性。c) 定量摄取。d) K562的定性摄取。e)pH 6.5时荧光强度随时间变化的半定量分析。
如图4a所示，通过测定肿瘤细胞毒性和BCR-ABL表达来评估药物从DDASI-NPs释放后是否与细胞内生物学靶点相互作用。如图4b-d所示，DDASI-NPs由于其增强的细胞摄取和有效的细胞内药物释放，具有比DAS更强的肿瘤细胞毒性。如图4f所示，结果与细胞毒性有相似的趋势，表明细胞毒性主要由细胞凋亡引起。如图4e所示，DDASI-NPs对BCR-ABL表达的抑制作用比DAS更强，这意味着它们能够有效结合靶标，诱导细胞内解体后的细胞凋亡。
图4. a) DDASI-NPs体外药理实验及作用机制示意图。b) - d) 细胞毒性。e)不同配方(DAS和DDASI-NPs)处理K562后BCR-ABL酪氨酸激酶的表达水平。f) 不同剂型(ICG、DAS、DDASI-NPs)对K562、HepG2、H22细胞48 h的凋亡率。
如图5a所示，应用荷瘤小鼠评价DDASI-NPs的药代动力学和生物分布，以及体内动态荧光转化。DDASI -NPs在每个时间点的血药浓度,药代动力学参数均优于DAS(图5b)。且在每个时间点的肿瘤组织中的药物含量都高于DAS(图5c)。如图5d、e所示，在肿瘤组织中，荧光信号在4 h内先下降，再在20 h内逐渐升高。结果表明DDASI-NPs可以通过体内GSH触发AIE猝灭和ICG荧光再增强，在体内成功表现出肿瘤部位荧光强度的动态变化。
图5: a) 体内药代动力学、药物生物分布、肿瘤动态荧光强度转换实验示意图。24 h内b)血液和c)肿瘤组织DAS含量变化。d) DDASI-NPs处理小鼠体内荧光图像及e) 24h肿瘤荧光强度半定量分析。
3. 结论
综上所述，这项工作强调了时空治疗纳米探针的成功开发，这些纳米探针可以通过GSH响应的DAS二聚体和ICG之间的自组装轻松构建。他们通过长期循环稳定性，通过细胞外质子化和活跃的细胞摄取改善肿瘤积累，通过对细胞内环境的反应有效释放药物，以及通过靶向细胞内激酶促进细胞凋亡，展示了靶向肿瘤治疗。此外他们还展示了通过细胞内可逆AIE和ICG荧光再增强从血管到肿瘤细胞的时空动态荧光强度转换，因此与其他成像策略相比，可以实现精确的肿瘤诊断、预后评估和药物命运的时空追踪。
【文章链接】
https://doi.org/10.1002/adfm.202306174
【DOI号】
10.1002/adfm.202306174
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