Materials Today | 手机闪光灯就能用于治疗癌症？——超低能量激发金纳米团簇的光动力治疗并体内快速清除

今天我们分享一篇2021年12月发表于Materials Today的文章“A NIR-II-emitting gold nanocluster-based drug delivery system forsmartphone-triggered photodynamic theranostics with rapid body clearance”，开发了一种肿瘤光动力治疗条件需求极低，体内清除极快的纳米药物。通讯作者为美国哈佛医学院的Mei X. Wu教授，英国利兹大学的Dejian Zhou教授、Weili Wang教授，以及法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学的Xavier Le Guével教授。

纳米药物目前已经被广泛研究。为了提高其效果，发挥更多的功能，纳米药物被设计的越来越复杂，但复杂程度越高的纳米药物在临床转化过程将更加困难。除此以外，作者认为纳米药物的体内清除在临床转化中更加关键。所以，本文作者摒弃复杂的纳米药物设计，基于安全稳定的纳米材料金纳米团簇（gold nanoclusters, AuNCs）开发集肿瘤治疗、成像，以及加快药物代谢的“All in one”综合性纳米药物。

金纳米材料由于稳定性好，生物相容性好，其在生物材料的研究已经有几十年历史。不同粒径形貌的金纳米材料在体内的代谢途径也不尽相同，例如纳米棒（>200 nm）可以通过肺部过滤；金纳米球和尺寸为20-100 nm的纳米立方体主要被包括肝脏和脾脏在内的网状内皮系统（Reticuloendothelial system, RES）去除；超小型金纳米团簇（<2 nm）可以通过肾脏过滤进行尿液排泄（图1）。从而，这项工作中的NR@Min-23@AuNCs有望通过实体瘤的高通透性和滞留（Enhancedpermeability and retention, EPR）效应被动积聚于肿瘤并发挥作用后，通过肾完成体内快速清除，将毒性降至最低。

图1. 不同粒径金纳米颗粒的体内代谢排出途径示意图。

如图2所示，通过点击化学的方法，作者将模型药中性红（neutral red, NR）接枝于Mini-protein为配位体制备的金纳米团簇表面，通过核磁氢谱验证中间体DBCO-PEG4-NHS顺利将NR与AuNC连接。所得的NR@Min-23@AuNCs在积弱的可见光（iphone闪光灯）激发下即可产生活性氧（reactiveoxygen species, ROS），实现肿瘤的光动力治疗。

另外，在808 nm的激光激发下，其产生的1000 nm近红外II区荧光也为纳米颗粒体内分布和代谢的检测提供高信背比的成像辅助。通过对NR@Min-23@AuNCs的活体荧光成像监测，作者证实了其肿瘤成像信背比达到Rosecriterion标准的时间长达8 h（注射后2-10 h），且对药物的半清除时间短至6.3±0.8 h。

图2.(a) RN@Min-23@AuNCs的制备示意图，(b)核磁氢谱图，（c）手机闪光灯超低能力激发光动力治疗和（d）近红外II区成像。

综上，作者利用粒径2 nm的金纳米团簇构建了一个集合近红外II区成像、超低光能力激发光动力治疗，以及快速肾清除的“All in one”肿瘤治疗体系。其在使用iphone闪光灯的条件下将小鼠肿瘤大小减小90%，这将大大降低医疗条件需求，将纳米药物的肿瘤治疗向临床转化潜力跨出了关键一步。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.09.022

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