Merci de visiter Nature.com.La version du navigateur que vous utilisez a un support CSS limité.Pour une expérience optimale, nous vous recommandons d'utiliser un navigateur mis à jour (ou de désactiver le mode de compatibilité dans Internet Explorer).En attendant, pour assurer un support continu, nous rendrons le site sans styles ni JavaScript.
Des photosensibilisateurs efficaces sont particulièrement importants pour l'utilisation clinique généralisée de la photothérapie.Cependant, les photosensibilisateurs conventionnels souffrent généralement d'une absorption à courte longueur d'onde, d'une photostabilité insuffisante, d'un faible rendement quantique d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) et d'une extinction induite par l'agrégation des ROS.Nous rapportons ici un photosensibilisateur supramoléculaire dans le proche infrarouge (NIR) (RuDA) médié par l'auto-assemblage de complexes organométalliques Ru(II)-arène en solution aqueuse.RuDA ne peut générer que de l'oxygène singulet (1O2) à l'état agrégé, et il présente un comportement évident de génération de 1O2 induit par l'agrégation en raison d'une augmentation significative du processus de croisement entre le système singulet-triplet.Sous l'action d'une lumière laser à 808 nm, RuDA présente un rendement quantique en 1O2 de 16,4 % (vert d'indocyanine approuvé par la FDA : ΦΔ=0,2 %) et une efficacité de conversion photothermique élevée de 24,2 % (nanorods d'or commerciaux) avec une excellente photostabilité.: 21,0 %, nanobilles d'or : 13,0 %).De plus, les RuDA-NPs avec une bonne biocompatibilité peuvent s'accumuler préférentiellement au niveau des sites tumoraux, provoquant une régression tumorale significative au cours de la thérapie photodynamique avec une réduction de 95,2 % du volume tumoral in vivo.Cette thérapie photodynamique améliorant l'agrégation fournit une stratégie pour développer des photosensibilisants avec des propriétés photophysiques et photochimiques favorables.
Par rapport à la thérapie conventionnelle, la thérapie photodynamique (PDT) est un traitement attrayant pour le cancer en raison de ses avantages significatifs tels qu'un contrôle spatio-temporel précis, un caractère non invasif, une résistance médicamenteuse négligeable et une minimisation des effets secondaires 1,2,3.Sous irradiation lumineuse, les photosensibilisants utilisés peuvent être activés pour former des espèces hautement réactives de l'oxygène (ROS), entraînant une apoptose/nécrose ou des réponses immunitaires4,5. Cependant, la plupart des photosensibilisateurs conventionnels, tels que les chlores, les porphyrines et les anthraquinones, ont une absorption de longueur d'onde relativement courte (fréquence < 680 nm), entraînant ainsi une faible pénétration de la lumière en raison de l'absorption intense des molécules biologiques (par exemple, l'hémoglobine et la mélanine) dans la région visible6,7. Cependant, la plupart des photosensibilisateurs conventionnels, tels que les chlores, les porphyrines et les anthraquinones, ont une absorption de longueur d'onde relativement courte (fréquence < 680 nm), entraînant ainsi une faible pénétration de la lumière en raison de l'absorption intense des molécules biologiques (par exemple, l'hémoglobine et la mélanine) dans la région visible6,7. Однако большинство обычных фотосенсибилизаторов, таких как хлорины, порфирины и антрахиноны, обладают относительно коротковолновым поглощением (частота < 680 нм), что приводит к плохому проникновению света из-за интенсивного поглощения биологических молекул (например, гемоглобина и меланина) в видимая область6,7. Cependant, la plupart des photosensibilisateurs courants tels que les chlores, les porphyrines et les anthraquinones ont une absorption de longueur d'onde relativement courte (< 680 nm) entraînant une faible pénétration de la lumière en raison de l'absorption intense de molécules biologiques (par exemple l'hémoglobine et la mélanine) dans la région visible6,7.然而 ， 大多数 传统 的 光敏剂 ， 如 二 氢 卟酚 、 卟啉 和 蒽醌 ， 具有 相对 较 短 的 波长 吸收 （频率 <680 nm） ， 因此 由于 生物 分子 （如 如 血红 蛋白 和 黑色素） 的 吸收 ， 分子 （如 血红 蛋白 和 黑色素）） 强烈 吸收 ， ， ， （如 血红 蛋白 和）） 的 吸收 ， ， ， ， （如 血红 蛋白 和 黑色素） 的 吸收 ， ，导致光穿透性差。然而 ， 大多数 传统 的 光敏剂 ， 二 氢 卟酚 、 卟啉 蒽醌 ， 具有 相对 较 短 的 波长 吸收 （频率 频率 <680 nm） 因此 由于 对 分子 （血红 蛋白 黑色素 黑色素） 的 ， ， ， 吸收 吸收 吸收 血红 和 黑色素） 的 ， ， ， 吸收 吸收 吸收吸收 吸收 吸收 吸收 吸收 吸收 HI导致光穿透性差。 Однако большинство традиционных фотосенсибилизаторов, таких как хлорины, порфирины и антрахиноны, имеют относительно коротковолновое поглощение (частота < 680 нм) из-за сильного поглощения биомолекул, таких как гемоглобин и меланин, что приводит к плохому проникновению света. Cependant, la plupart des photosensibilisateurs traditionnels tels que les chlores, les porphyrines et les anthraquinones ont une absorption de longueur d'onde relativement courte (fréquence < 680 nm) en raison de la forte absorption de biomolécules telles que l'hémoglobine et la mélanine entraînant une faible pénétration de la lumière.Zone visible 6.7.Par conséquent, les photosensibilisateurs absorbant le proche infrarouge (NIR) qui sont activés dans la «fenêtre thérapeutique» de 700 à 900 nm conviennent bien à la photothérapie.Étant donné que la lumière proche infrarouge est la moins absorbée par les tissus biologiques, elle peut entraîner une pénétration plus profonde et moins de photodommages8,9.
Malheureusement, les photosensibilisateurs absorbant le NIR existants ont généralement une faible photostabilité, une faible capacité de génération d'oxygène singulet (1O2) et une extinction de 1O2 induite par l'agrégation, ce qui limite leur application clinique10,11.Bien que de grands efforts aient été faits pour améliorer les propriétés photophysiques et photochimiques des photosensibilisateurs conventionnels, jusqu'à présent, plusieurs rapports ont rapporté que les photosensibilisateurs absorbant le NIR peuvent résoudre tous ces problèmes.De plus, plusieurs photosensibilisateurs se sont révélés prometteurs pour une génération efficace de 1O212,13,14 lorsqu'ils sont irradiés avec une lumière supérieure à 800 nm, puisque l'énergie des photons diminue rapidement dans la région proche infrarouge.Triphénylamine (TFA) comme donneur d'électrons et [1,2,5]thiadiazole-[3,4-i]dipyrido[a,c]phénazine (TDP) comme groupe accepteur d'électrons Les colorants de type donneur-accepteur (DA) constituent une classe de colorants, absorbant le proche infrarouge, qui ont été largement étudiés pour la bioimagerie proche infrarouge II et la thérapie photothermique (PTT) en raison de leur bande interdite étroite.Ainsi, les colorants de type DA peuvent être utilisés pour la PDT avec une excitation proche IR, bien qu'ils aient rarement été étudiés comme photosensibilisateurs pour la PDT.
Il est bien connu que la grande efficacité du croisement intersystème (ISC) des photosensibilisateurs favorise la formation de 1O2.Une stratégie courante pour faire progresser le processus ISC consiste à améliorer le couplage spin-orbite (SOC) des photosensibilisateurs en introduisant des atomes lourds ou des fractions organiques spéciales.Cependant, cette approche présente encore certains inconvénients et limites19,20.Récemment, l'auto-assemblage supramoléculaire a fourni une approche intelligente ascendante pour la fabrication de matériaux fonctionnels au niveau moléculaire,21,22 avec de nombreux avantages en photothérapie : (1) les photosensibilisateurs auto-assemblés peuvent avoir le potentiel de former des structures en ruban.Semblable aux structures électroniques avec une distribution plus dense des niveaux d'énergie en raison du chevauchement des orbites entre les blocs de construction.Par conséquent, la correspondance d'énergie entre l'état excité singulet inférieur (S1) et l'état excité triplet voisin (Tn) sera améliorée, ce qui est bénéfique pour le processus ISC 23, 24 .(2) L'assemblage supramoléculaire réduira la relaxation non radiative basée sur le mécanisme de limitation du mouvement intramoléculaire (RIM), qui favorise également le processus ISC 25, 26 .(3) L'assemblage supramoléculaire peut protéger les molécules internes du monomère de l'oxydation et de la dégradation, améliorant ainsi considérablement la photostabilité du photosensibilisateur.Compte tenu des avantages ci-dessus, nous pensons que les systèmes de photosensibilisateurs supramoléculaires peuvent être une alternative prometteuse pour surmonter les lacunes de la PDT.
Les complexes à base de Ru(II) constituent une plate-forme médicale prometteuse pour des applications potentielles dans le diagnostic et le traitement de maladies en raison de leurs propriétés biologiques uniques et attrayantes28,29,30,31,32,33,34.De plus, l'abondance d'états excités et les propriétés photophysicochimiques accordables des complexes à base de Ru(II) offrent de grands avantages pour le développement de photosensibilisateurs à base de Ru(II)35,36,37,38,39,40.Un exemple notable est le complexe ruthénium(II) polypyridyle TLD-1433, qui est actuellement en phase II d'essais cliniques en tant que photosensibilisateur pour le traitement du cancer de la vessie non invasif sur le plan musculaire (NMIBC)41.De plus, les complexes organométalliques de ruthénium(II)arène sont largement utilisés comme agents chimiothérapeutiques pour le traitement du cancer en raison de leur faible toxicité et de leur facilité de modification42,43,44,45.Les propriétés ioniques des complexes organométalliques Ru(II)-arène peuvent non seulement améliorer la faible solubilité des chromophores DA dans les solvants courants, mais également améliorer l'assemblage des chromophores DA.De plus, la structure pseudooctaédrique en demi-sandwich des complexes organométalliques de Ru(II)-arènes peut empêcher stériquement l'agrégation H des chromophores de type DA, facilitant ainsi la formation d'agrégation J avec des bandes d'absorption décalées vers le rouge.Cependant, les inconvénients inhérents aux complexes Ru(II)-arène, tels qu'une faible stabilité et/ou une faible biodisponibilité, peuvent affecter l'efficacité thérapeutique et l'activité in vivo des complexes arène-Ru(II).Cependant, des études ont montré que ces inconvénients peuvent être surmontés en encapsulant des complexes de ruthénium avec des polymères biocompatibles par encapsulation physique ou conjugaison covalente.
Dans ce travail, nous rapportons des complexes conjugués DA de Ru(II)-arène (RuDA) avec un déclencheur NIR via une liaison de coordination entre le chromophore DAD et le fragment Ru(II)-arène.Les complexes résultants peuvent s'auto-assembler en vésicules métalosupramoléculaires dans l'eau en raison d'interactions non covalentes.Notamment, l'assemblage supramoléculaire a doté RuDA de propriétés de croisement intersystème induites par la polymérisation, ce qui a considérablement augmenté l'efficacité de l'ISC, ce qui était très favorable à la PDT (Fig. 1A).Pour augmenter l'accumulation de tumeurs et la biocompatibilité in vivo, le Pluronic F127 (PEO-PPO-PEO) approuvé par la FDA a été utilisé pour encapsuler le RuDA47,48,49 afin de créer des nanoparticules de RuDA-NP (Figure 1B) qui agissaient comme un PDT/ Dual- proxy PTT .Dans la photothérapie du cancer (figure 1C), RuDA-NP a été utilisé pour traiter des souris nues avec des tumeurs MDA-MB-231 pour étudier l'efficacité de la PDT et du PTT in vivo.
Illustration schématique du mécanisme photophysique de RuDA sous des formes monomères et agrégées pour la photothérapie du cancer, synthèse de B RuDA-NPs et C RuDA-NPs pour PDT et PTT activés par NIR.
RuDA, composé de fonctionnalités TPA et TDP, a été préparé selon la procédure illustrée à la figure supplémentaire 1 (figure 2A), et RuDA a été caractérisé par des spectres RMN 1H et 13C, une spectrométrie de masse à ionisation par électrospray et une analyse élémentaire (Figures supplémentaires 2-4 ).La carte de différence de densité électronique RuDA de la transition singulet la plus basse a été calculée par la théorie fonctionnelle de la densité dépendante du temps (TD-DFT) pour étudier le processus de transfert de charge.Comme le montre la figure supplémentaire 5, la densité électronique dérive principalement de la triphénylamine vers l'unité accepteur TDP après la photoexcitation, ce qui peut être attribué à une transition typique de transfert de charge intramoléculaire (CT).
Structure chimique du minerai B Spectres d'absorption du minerai dans des mélanges de divers rapports de DMF et d'eau.C Valeurs d'absorption normalisées de RuDA (800 nm) et ICG (779 nm) en fonction du temps à 0,5 W cm-2 de lumière laser à 808 nm.D La photodégradation de l'ABDA est indiquée par la formation induite par le RuDA de 1O2 dans des mélanges DMF/H2O de différentes teneurs en eau sous l'action d'un rayonnement laser de longueur d'onde 808 nm et de puissance 0,5 W/cm2.
Résumé—La spectroscopie d'absorption UV-visible a été utilisée pour étudier les propriétés d'auto-assemblage du minerai dans des mélanges de DMF et d'eau dans divers rapports.Comme le montre la fig.2B, RuDA présente des bandes d'absorption de 600 à 900 nm dans le DMF avec une bande d'absorption maximale à 729 nm.L'augmentation de la quantité d'eau a conduit à un décalage progressif vers le rouge du maximum d'absorption du minerai à 800 nm, ce qui indique une agrégation J du minerai dans le système assemblé.Les spectres de photoluminescence de RuDA dans différents solvants sont présentés dans la figure supplémentaire 6. RuDA semble présenter une luminescence NIR-II typique avec une longueur d'onde d'émission maximale d'environ.1050 nm dans CH2Cl2 et CH3OH, respectivement.Le grand décalage de Stokes (environ 300 nm) de RuDA indique un changement significatif dans la géométrie de l'état excité et la formation d'états excités à faible énergie.Les rendements quantiques de luminescence du minerai dans CH2Cl2 et CH3OH ont été déterminés à 3,3 et 0,6 %, respectivement.Cependant, dans un mélange de méthanol et d'eau (5/95, v/v), un léger décalage vers le rouge de l'émission et une diminution du rendement quantique (0,22%) ont été observés, ce qui peut être dû à l'auto-assemblage de Ore .
Pour visualiser l'auto-assemblage de l'ORE, nous avons utilisé la microscopie à force atomique liquide (AFM) pour visualiser les changements morphologiques de l'ORE dans une solution de méthanol après l'ajout d'eau.Lorsque la teneur en eau était inférieure à 80%, aucune agrégation nette n'a été observée (Fig. 7 supplémentaire).Cependant, avec une nouvelle augmentation de la teneur en eau à 90–95%, de petites nanoparticules sont apparues, ce qui indique l'auto-assemblage d'Ore. De plus, l'irradiation laser avec une longueur d'onde de 808 nm n'a pas affecté l'intensité d'absorption de RuDA dans une solution aqueuse. solution (Fig. 2C et Supplémentaire Fig. 8).En revanche, l'absorbance du vert d'indocyanine (ICG comme témoin) a chuté rapidement à 779 nm, indiquant une excellente photostabilité de RuDA.De plus, la stabilité des RuDA-NPs dans du PBS (pH = 5, 4, 7, 4 et 9, 0), du FBS à 10% et du DMEM (glycémie élevée) a été examinée par spectroscopie d'absorption UV-visible à différents moments.Comme le montre la figure supplémentaire 9, de légers changements dans les bandes d'absorption de RuDA-NP ont été observés dans du PBS à pH 7,4/9,0, FBS et DMEM, indiquant une excellente stabilité de RuDA-NP.Cependant, en milieu acide (рН = 5,4) l'hydrolyse du minerai a été constatée.Nous avons également évalué plus en détail la stabilité de RuDA et RuDA-NP à l'aide de méthodes de chromatographie liquide à haute performance (HPLC).Comme le montre la figure supplémentaire 10, RuDA était stable dans un mélange de méthanol et d'eau (50/50, v/v) pendant la première heure, et une hydrolyse a été observée après 4 heures.Cependant, seul un large pic concave-convexe a été observé pour les NP RuDA.Par conséquent, la chromatographie par perméation de gel (GPC) a été utilisée pour évaluer la stabilité des NP RuDA dans du PBS (pH = 7,4).Comme le montre la figure supplémentaire 11, après 8 heures d'incubation dans les conditions testées, la hauteur, la largeur et la surface du pic de NP RuDA n'ont pas changé de manière significative, indiquant une excellente stabilité de NP RuDA.De plus, les images TEM ont montré que la morphologie des nanoparticules de RuDA-NP restait pratiquement inchangée après 24 heures dans un tampon PBS dilué (pH = 7, 4, Fig. 12 supplémentaire).
Étant donné que l'auto-assemblage peut conférer différentes caractéristiques fonctionnelles et chimiques à Ore, nous avons observé la libération d'acide 9,10-anthracènediylbis(méthylène)dimalonique (ABDA, indicateur 1O2) dans des mélanges méthanol-eau.Minerai avec une teneur en eau différente50.Comme le montrent la figure 2D et la figure supplémentaire 13, aucune dégradation de l'ABDA n'a été observée lorsque la teneur en eau était inférieure à 20 %.Avec une augmentation de l'humidité à 40%, une dégradation de l'ABDA s'est produite, comme en témoigne une diminution de l'intensité de la fluorescence de l'ABDA.Il a également été observé qu'une teneur en eau plus élevée entraîne une dégradation plus rapide, ce qui suggère que l'auto-assemblage de RuDA est nécessaire et bénéfique pour la dégradation de l'ABDA.Ce phénomène est très différent des chromophores modernes ACQ (aggregation-induced quenching).Lorsqu'il est irradié avec un laser d'une longueur d'onde de 808 nm, le rendement quantique de 1O2 RuDA dans un mélange 98% H2O/2% DMF est de 16,4%, soit 82 fois supérieur à celui de l'ICG (ΦΔ = 0,2%)51, démontrant une remarquable efficacité de génération de 1O2 RuDA à l'état d'agrégation.
Spins d'électrons utilisant la 2,2,6,6-tétraméthyl-4-pipéridinone (TEMP) et le 5,5-diméthyl-1-pyrroline N-oxyde (DMPO) comme pièges à spin La spectroscopie de résonance (ESR) a été utilisée pour identifier les espèces résultantes AFK.par RuDA.Comme le montre la figure supplémentaire 14, il a été confirmé que 1O2 est généré à des temps d'irradiation compris entre 0 et 4 minutes.De plus, lorsque RuDA a été incubé avec du DMPO sous irradiation, un signal EPR typique à quatre lignes d'adduit 1:2:2:1 DMPO-OH· a été détecté, indiquant la formation de radicaux hydroxyle (OH·).Dans l'ensemble, les résultats ci-dessus démontrent la capacité de RuDA à stimuler la production de ROS grâce à un processus de photosensibilisation double de type I/II.
Pour mieux comprendre les propriétés électroniques de RuDA sous formes monomères et agrégées, les orbitales moléculaires frontières de RuDA sous formes monomères et dimères ont été calculées à l'aide de la méthode DFT.Comme le montre la fig.3A, l'orbitale moléculaire occupée la plus élevée (HOMO) du RuDA monomère est délocalisée le long du squelette du ligand et l'orbitale moléculaire inoccupée la plus basse (LUMO) est centrée sur l'unité accepteur TDP.Au contraire, la densité électronique dans le HOMO dimérique est concentrée sur le ligand d'une molécule de RuDA, tandis que la densité électronique dans le LUMO est principalement concentrée sur l'unité acceptrice d'une autre molécule de RuDA, ce qui indique que RuDA est dans le dimère.Caractéristiques du CT.
A Les HOMO et LUMO du minerai sont calculés sous forme monomérique et dimérique.B Niveaux d'énergie singulet et triplet du minerai dans les monomères et les dimères.C Niveaux estimés de RuDA et canaux ISC possibles en tant que C monomérique et D. Les flèches dimères indiquent les canaux ISC possibles.
La distribution des électrons et des trous dans les états excités singulet à faible énergie de RuDA sous les formes monomères et dimères a été analysée à l'aide du logiciel Multiwfn 3.852.53, qui ont été calculés à l'aide de la méthode TD-DFT.Comme indiqué sur l'étiquette supplémentaire.Comme le montrent les figures 1-2, les trous RDA monomères sont principalement délocalisés le long du squelette du ligand dans ces états excités singulet, tandis que les électrons sont principalement situés dans le groupe TDP, démontrant les caractéristiques intramoléculaires de CT.De plus, pour ces états excités singulets, il y a plus ou moins de chevauchement entre les trous et les électrons, ce qui suggère que ces états excités singulets apportent une certaine contribution de l'excitation locale (LE).Pour les dimères, en plus des caractéristiques CT et LE intramoléculaires, une certaine proportion de caractéristiques CT intermoléculaires ont été observées dans les états respectifs, en particulier S3, S4, S7 et S8, sur la base de l'analyse CT intermoléculaire, avec les transitions intermoléculaires CT comme principales. (Tableau supplémentaire).3).
Pour mieux comprendre les résultats expérimentaux, nous avons exploré plus en détail les propriétés des états excités de RuDA afin d'explorer les différences entre les monomères et les dimères (tableaux supplémentaires 4 à 5).Comme le montre la figure 3B, les niveaux d'énergie des états excités singulet et triplet du dimère sont beaucoup plus denses que ceux du monomère, ce qui contribue à réduire l'écart d'énergie entre S1 et Tn. Il a été rapporté que les transitions ISC pouvaient être réalisées dans un petit écart d'énergie (ΔES1-Tn < 0,3 eV) entre S1 et Tn54. Il a été rapporté que les transitions ISC pouvaient être réalisées dans un petit écart d'énergie (ΔES1-Tn < 0,3 eV) entre S1 et Tn54. Сооarras лалось, ччо переходы isc могт ыыть реализованы Â пределах неболшованыергетической щели (Δes1-tn <0,3 э. Il a été rapporté que les transitions ISC peuvent être réalisées dans un petit écart d'énergie (ΔES1-Tn <0,3 eV) entre S1 et Tn54.据报道，ISC 跃迁可以在S1 和Tn54 之间的小能隙（ΔES1-Tn < 0.3 eV）内实现。据报道，ISC 跃迁可以在S1 和Tn54 之间的小能隙（ΔES1-Tn < 0.3 eV）内实现。 Сооarras лалось, что переход isc может ыыть реализован В пределах неболшой энергететеской щели (Δes1-tn <0,3 эжжж. Il a été rapporté que la transition ISC peut être réalisée dans un petit écart d'énergie (ΔES1-Tn < 0,3 eV) entre S1 et Tn54.De plus, une seule orbitale, occupée ou inoccupée, doit différer dans les états singulet et triplet liés pour fournir une intégrale SOC non nulle.Ainsi, sur la base de l'analyse de l'énergie d'excitation et de la transition orbitale, tous les canaux possibles de la transition ISC sont représentés sur les Fig.3C, D.Notamment, un seul canal ISC est disponible dans le monomère, tandis que la forme dimère possède quatre canaux ISC qui peuvent améliorer la transition ISC.Par conséquent, il est raisonnable de supposer que plus les molécules RuDA sont agrégées, plus les canaux ISC seront accessibles.Par conséquent, les agrégats RuDA peuvent former des structures électroniques à deux bandes dans les états singulet et triplet, réduisant l'écart d'énergie entre S1 et Tn disponible, augmentant ainsi l'efficacité de l'ISC pour faciliter la génération de 1O2.
Pour élucider davantage le mécanisme sous-jacent, nous avons synthétisé un composé de référence du complexe arène-Ru (II) (RuET) en remplaçant deux groupes éthyle par deux groupes phényle triphénylamine dans RuDA (Fig. 4A, pour une caractérisation complète, voir ESI, Supplément 15 -21 ) Du donneur (diéthylamine) à l'accepteur (TDF), RuET a les mêmes caractéristiques CT intramoléculaires que RuDA.Comme prévu, le spectre d'absorption de RuET dans le DMF a montré une bande de transfert de charge à faible énergie avec une forte absorption dans le proche infrarouge dans la région de 600 à 1100 nm (Fig. 4B).De plus, l'agrégation de RuET a également été observée avec l'augmentation de la teneur en eau, ce qui s'est reflété dans le décalage vers le rouge du maximum d'absorption, qui a été confirmé par l'imagerie AFM liquide (Fig. 22 supplémentaire).Les résultats montrent que RuET, comme RuDA, peut former des états intramoléculaires et s'auto-assembler en structures agrégées.
Structure chimique du RuET.B Spectres d'absorption de RuET dans des mélanges de divers rapports de DMF et d'eau.Parcelles C EIS Nyquist pour RuDA et RuET.Réponses photocourant D de RuDA et RuET sous l'action d'un rayonnement laser de longueur d'onde 808 nm.
La photodégradation de l'ABDA en présence de RuET a été évaluée par irradiation avec un laser d'une longueur d'onde de 808 nm.Étonnamment, aucune dégradation de l'ABDA n'a été observée dans diverses fractions d'eau (Fig. 23 supplémentaire).Une raison possible est que RuET ne peut pas former efficacement une structure électronique en bandes car la chaîne éthyle ne favorise pas un transfert de charge intermoléculaire efficace.Par conséquent, une spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) et des mesures de photocourant transitoire ont été effectuées pour comparer les propriétés photoélectrochimiques de RuDA et de RuET.Selon le tracé de Nyquist (figure 4C), RuDA montre un rayon beaucoup plus petit que RuET, ce qui signifie que RuDA56 a un transport d'électrons intermoléculaire plus rapide et une meilleure conductivité.De plus, la densité de photocourant de RuDA est bien supérieure à celle de RuET (Fig. 4D), confirmant la meilleure efficacité de transfert de charge de RuDA57.Ainsi, le groupe phényle de la triphénylamine dans Ore joue un rôle important dans le transfert de charge intermoléculaire et la formation d'une structure électronique en bandes.
Pour augmenter l'accumulation de tumeurs et la biocompatibilité in vivo, nous avons en outre encapsulé RuDA avec F127.Le diamètre hydrodynamique moyen des RuDA-NPs a été déterminé à 123,1 nm avec une distribution étroite (PDI = 0,089) en utilisant la méthode de diffusion dynamique de la lumière (DLS) (figure 5A), qui a favorisé l'accumulation de tumeurs en augmentant la perméabilité et la rétention.effet EPR).Les images TEM ont montré que les NP Ore ont une forme sphérique uniforme avec un diamètre moyen de 86 nm.Notamment, le maximum d'absorption des RuDA-NP est apparu à 800 nm (Fig. 24 supplémentaire), indiquant que les RuDA-NP peuvent conserver les fonctions et les propriétés des RuDA à auto-assemblage.Le rendement quantique ROS calculé pour NP Ore est de 15,9%, ce qui est comparable à Ore. Les propriétés photothermiques des NP RuDA ont été étudiées sous l'action d'un rayonnement laser d'une longueur d'onde de 808 nm à l'aide d'une caméra infrarouge.Comme le montre la fig.5B, C, le groupe témoin (PBS uniquement) a connu une légère augmentation de la température, tandis que la température de la solution RuDA-NPs a augmenté rapidement avec l'augmentation de la température (ΔT) à 15, 5, 26, 1 et 43, 0 ° C.Les concentrations élevées étaient respectivement de 25, 50 et 100 µM, ce qui indique un fort effet photothermique des NP RuDA.De plus, des mesures du cycle de chauffage/refroidissement ont été prises pour évaluer la stabilité photothermique du RuDA-NP et la comparer avec l'ICG.La température des NP Ore n'a pas diminué après cinq cycles de chauffage/refroidissement (Fig. 5D), ce qui indique l'excellente stabilité photothermique des NP Ore.En revanche, l'ICG présente une stabilité photothermique plus faible, comme le montre la disparition apparente du plateau de température photothermique dans les mêmes conditions.Selon la méthode précédente58, l'efficacité de conversion photothermique (PCE) du RuDA-NP a été calculée à 24,2%, ce qui est supérieur aux matériaux photothermiques existants tels que les nanorods d'or (21,0%) et les nanoshells d'or (13,0%)59 .Ainsi, les NP Ore présentent d'excellentes propriétés photothermiques, ce qui en fait des agents PTT prometteurs.
Analyse des images DLS et TEM des NP RuDA (encart).B Images thermiques de diverses concentrations de NP RuDA exposées à un rayonnement laser à une longueur d'onde de 808 nm (0,5 W cm-2).C Courbes de conversion photothermique de diverses concentrations de NPs de minerai, qui sont des données quantitatives.B. D Augmentation de la température de l'ORE NP et de l'ICG sur 5 cycles de chauffage-refroidissement.
La photocytotoxicité des NP RuDA contre les cellules cancéreuses du sein humain MDA-MB-231 a été évaluée in vitro.Comme le montre la fig.6A, B, RuDA-NPs et RuDA ont présenté une cytotoxicité négligeable en l'absence d'irradiation, ce qui implique une plus faible toxicité à l'obscurité des RuDA-NPs et RuDA.Cependant, après exposition au rayonnement laser à une longueur d'onde de 808 nm, les NP RuDA et RuDA ont montré une forte photocytotoxicité contre les cellules cancéreuses MDA-MB-231 avec des valeurs IC50 (concentration inhibitrice demi-maximale) de 5,4 et 9,4 μM, respectivement, démontrant que RuDA-NP et RuDA ont un potentiel pour la photothérapie du cancer.En outre, la photocytotoxicité de RuDA-NP et RuDA a été étudiée plus avant en présence de vitamine C (Vc), un piégeur de ROS, pour élucider le rôle des ROS dans la cytotoxicité induite par la lumière.De toute évidence, la viabilité cellulaire a augmenté après l'ajout de Vc, et les valeurs IC50 des NP RuDA et RuDA étaient respectivement de 25,7 et 40,0 μM, ce qui prouve le rôle important des ROS dans la photocytotoxicité des NP RuDA et RuDA.Cytotoxicité induite par la lumière des RuDA-NPs et RuDA dans les cellules cancéreuses MDA-MB-231 par coloration des cellules vivantes/mortes à l'aide de calcéine AM (fluorescence verte pour les cellules vivantes) et d'iodure de propidium (PI, fluorescence rouge pour les cellules mortes).confirmé par les cellules) comme sondes fluorescentes.Comme le montre la figure 6C, les cellules traitées avec RuDA-NP ou RuDA sont restées viables sans irradiation, comme en témoigne la fluorescence verte intense.Au contraire, sous irradiation laser, seule une fluorescence rouge a été observée, ce qui confirme la photocytotoxicité effective de RuDA ou RuDA NPs.Il est à noter qu'une fluorescence verte est apparue lors de l'ajout de Vc, ce qui indique une violation de la photocytotoxicité de RuDA et RuDA NPs.Ces résultats sont cohérents avec les tests de photocytotoxicité in vitro.
Viabilité dose-dépendante des cellules A RuDA- et B RuDA-NP dans les cellules MDA-MB-231 en présence ou en l'absence de Vc (0, 5 mM), respectivement.Barres d'erreur, moyenne ± écart type (n = 3). Tests t bilatéraux non appariés *p < 0,05, **p < 0,01 et ***p < 0,001. Tests t bilatéraux non appariés *p < 0,05, **p < 0,01 et ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 et ***p <0,001. Tests t bilatéraux non appariés *p<0,05, **p<0,01 et ***p<0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001。未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001。 Непарные двусторонние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 et ***p <0,001. Tests t bilatéraux non appariés *p<0,05, **p<0,01 et ***p<0,001.C Analyse de coloration des cellules vivantes/mortes en utilisant la calcéine AM et l'iodure de propidium comme sondes fluorescentes.Barre d'échelle : 30 µm.Des images représentatives de trois répétitions biologiques de chaque groupe sont présentées.D Images de fluorescence confocale de la production de ROS dans des cellules MDA-MB-231 dans différentes conditions de traitement.La fluorescence verte DCF indique la présence de ROS.Irradier avec un laser d'une longueur d'onde de 808 nm avec une puissance de 0,5 W/cm2 pendant 10 minutes (300 J/cm2).Barre d'échelle : 30 µm.Des images représentatives de trois répétitions biologiques de chaque groupe sont présentées.E Analyse de traitement par cytométrie en flux RuDA-NPs (50 µM) ou RuDA (50 µM) avec ou sans laser 808 nm (0,5 W cm-2) en présence et en l'absence de Vc (0,5 mM) pendant 10 min .Des images représentatives de trois répétitions biologiques de chaque groupe sont présentées.F Nrf-2, HSP70 et HO-1 de cellules MDA-MB-231 traitées avec RuDA-NPs (50 µM) avec ou sans irradiation laser 808 nm (0,5 W cm-2, 10 min, 300 J cm-2) , les cellules expriment 2).Des images représentatives de deux répétitions biologiques de chaque groupe sont présentées.
La production intracellulaire de ROS dans les cellules MDA-MB-231 a été examinée à l'aide de la méthode de coloration au diacétate de 2, 7-dichlorodihydrofluorescéine (DCFH-DA).Comme le montre la fig.6D, les cellules traitées avec RuDA-NPs ou RuDA présentaient une fluorescence verte distincte lorsqu'elles étaient irradiées avec le laser à 808 nm, ce qui indique que RuDA-NPs et RuDA ont une capacité efficace à générer des ROS.Au contraire, en l'absence de lumière ou en présence de Vc, seul un faible signal fluorescent des cellules a été observé, ce qui indique une légère formation de ROS.Les niveaux de ROS intracellulaires dans les cellules RuDA-NP et les cellules MDA-MB-231 traitées par RuDA ont été déterminés en outre par cytométrie en flux.Comme le montre la figure supplémentaire 25, l'intensité de fluorescence moyenne (MFI) générée par RuDA-NPs et RuDA sous irradiation laser à 808 nm a été significativement augmentée d'environ 5,1 et 4,8 fois, respectivement, par rapport au groupe témoin, confirmant leur excellente formation AFK.capacité.Cependant, les niveaux de ROS intracellulaires dans les cellules RuDA-NP ou MDA-MB-231 traitées avec RuDA n'étaient comparables qu'aux témoins sans irradiation laser ou en présence de Vc, similaires aux résultats de l'analyse de fluorescence confocale.
Il a été montré que les mitochondries sont la cible principale des complexes Ru(II)-arène60.Par conséquent, la localisation subcellulaire de RuDA et RuDA-NPs a été étudiée.Comme le montre la figure supplémentaire 26, RuDA et RuDA-NP présentent des profils de distribution cellulaire similaires avec l'accumulation la plus élevée dans les mitochondries (62,5 ± 4,3 et 60,4 ± 3,6 ng/mg de protéines, respectivement).Cependant, seule une petite quantité de Ru a été trouvée dans les fractions nucléaires de Ore et NP Ore (3,5 et 2,1 %, respectivement).La fraction cellulaire restante contenait du ruthénium résiduel : 31,7 % (30,6 ± 3,4 ng/mg de protéine) pour RuDA et 42,9 % (47,2 ± 4,5 ng/mg de protéine) pour RuDA-NPs.En général, Ore et NP Ore sont principalement accumulés dans les mitochondries.Pour évaluer le dysfonctionnement mitochondrial, nous avons utilisé la coloration JC-1 et MitoSOX Red pour évaluer le potentiel de membrane mitochondriale et la capacité de production de superoxyde, respectivement.Comme le montre la Fig. 27 supplémentaire, une fluorescence verte intense (JC-1) et rouge (MitoSOX Red) a été observée dans les cellules traitées avec RuDA et RuDA-NPs sous irradiation laser à 808 nm, indiquant que RuDA et RuDA-NPs hautement fluorescents Il peut induire efficacement la dépolarisation de la membrane mitochondriale et la production de superoxyde.De plus, le mécanisme de la mort cellulaire a été déterminé à l'aide d'une analyse basée sur la cytométrie en flux de l'annexine V-FITC/iodure de propidium (PI).Comme le montre la figure 6E, lorsqu'ils sont irradiés avec un laser de 808 nm, RuDA et RuDA-NP ont induit une augmentation significative du taux d'apoptose précoce (quadrant inférieur droit) dans les cellules MDA-MB-231 par rapport au PBS ou PBS plus laser.cellules traitées.Cependant, lorsque Vc a été ajouté, le taux d'apoptose de RuDA et RuDA-NP a diminué de manière significative de 50, 9% et 52, 0% à 15, 8% et 17, 8%, respectivement, ce qui confirme le rôle important des ROS dans la photocytotoxicité de RuDA et RuDA-NP..De plus, de légères cellules nécrotiques ont été observées dans tous les groupes testés (quadrant supérieur gauche), suggérant que l'apoptose pourrait être la forme prédominante de mort cellulaire induite par RuDA et RuDA-NPs.
Étant donné que les dommages causés par le stress oxydatif sont un déterminant majeur de l'apoptose, le facteur nucléaire associé à l'érythroïde 2, facteur 2 (Nrf2) 62, un régulateur clé du système antioxydant, a été étudié dans le MDA-MB-231 traité par RuDA-NPs.Mécanisme d'action des NP RuDA induit par l'irradiation.Dans le même temps, l'expression de la protéine en aval hème oxygénase 1 (HO-1) a également été détectée.Comme le montrent la figure 6F et la figure supplémentaire 29, la photothérapie médiée par RuDA-NP a augmenté les niveaux d'expression de Nrf2 et HO-1 par rapport au groupe PBS, indiquant que les RuDA-NP peuvent stimuler les voies de signalisation du stress oxydatif.De plus, pour étudier l'effet photothermique de RuDA-NPs63, l'expression de la protéine de choc thermique Hsp70 a également été évaluée.Il est clair que les cellules traitées avec RuDA-NPs + irradiation laser 808 nm ont montré une expression accrue de Hsp70 par rapport aux deux autres groupes, reflétant une réponse cellulaire à l'hyperthermie.
Les remarquables résultats in vitro nous ont incités à étudier les performances in vivo de RuDA-NP chez des souris nues atteintes de tumeurs MDA-MB-231.La distribution tissulaire des NP RuDA a été étudiée en déterminant la teneur en ruthénium dans le foie, le cœur, la rate, les reins, les poumons et les tumeurs.Comme le montre la fig.7A, la teneur maximale en NP Ore dans les organes normaux est apparue au premier temps d'observation (4 h), tandis que la teneur maximale a été déterminée dans les tissus tumoraux 8 heures après l'injection, probablement due aux NP Ore.Effet EPR de LF.Selon les résultats de la distribution, la durée optimale du traitement avec le minerai de NP a été prise 8 heures après l'administration.Pour illustrer le processus d'accumulation de RuDA-NPs dans les sites tumoraux, les propriétés photoacoustiques (PA) des RuDA-NPs ont été surveillées en enregistrant les signaux PA des RuDA-NPs à différents moments après l'injection.Tout d'abord, le signal PA de RuDA-NP in vivo a été évalué en enregistrant des images PA d'un site tumoral après injection intratumorale de RuDA-NP.Comme le montre la figure supplémentaire 30, les RuDA-NP ont montré un fort signal PA, et il y avait une corrélation positive entre la concentration de RuDA-NP et l'intensité du signal PA (Figure supplémentaire 30A).Ensuite, des images PA in vivo des sites tumoraux ont été enregistrées après injection intraveineuse de RuDA et RuDA-NP à différents moments après l'injection.Comme le montre la figure 7B, le signal PA de RuDA-NPs du site de la tumeur a progressivement augmenté avec le temps et a atteint un plateau à 8 heures après l'injection, conformément aux résultats de distribution tissulaire déterminés par l'analyse ICP-MS.En ce qui concerne RuDA (Fig. 30B supplémentaire), l'intensité maximale du signal PA est apparue 4 heures après l'injection, indiquant un taux d'entrée rapide de RuDA dans la tumeur.En outre, le comportement excréteur de RuDA et RuDA-NPs a été étudié en déterminant la quantité de ruthénium dans l'urine et les fèces à l'aide d'ICP-MS.La principale voie d'élimination de RuDA (Fig. 31 supplémentaire) et de RuDA-NPs (Fig. 7C) se fait par les fèces, et une clairance efficace de RuDA et de RuDA-NPs a été observée au cours de la période d'étude de 8 jours, ce qui signifie que RuDA et les RuDA-NPs peuvent être efficacement éliminés du corps sans toxicité à long terme.
A. La distribution ex vivo de RuDA-NP dans les tissus de souris a été déterminée par la teneur en Ru (pourcentage de la dose administrée de Ru (ID) par gramme de tissu) à différents moments après l'injection.Les données sont moyennes ± écart type (n = 3). Tests t bilatéraux non appariés *p < 0,05, **p < 0,01 et ***p < 0,001. Tests t bilatéraux non appariés *p < 0,05, **p < 0,01 et ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 et ***p <0,001. Tests t bilatéraux non appariés *p<0,05, **p<0,01 et ***p<0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001。未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001。 Непарные двусторонние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 et ***p <0,001. Tests t bilatéraux non appariés *p<0,05, **p<0,01 et ***p<0,001.Images B PA de sites tumoraux in vivo à excitation à 808 nm après administration intraveineuse de RuDA-NPs (10 µmol kg-1) à différents moments.Après administration intraveineuse de RuDA NPs (10 µmol kg-1), le C Ru a été excrété par les souris avec l'urine et les fèces à différents intervalles de temps.Les données sont moyennes ± écart type (n = 3).
La capacité de chauffage de RuDA-NP in vivo a été étudiée chez des souris nude avec des tumeurs MDA-MB-231 et RuDA à des fins de comparaison.Comme le montre la fig.8A et Fig. 32 supplémentaire, le groupe témoin (solution saline) a montré moins de changement de température (ΔT ≈ 3 °C) après 10 minutes d'exposition continue.Cependant, la température des RuDA-NPs et RuDA a augmenté rapidement avec des températures maximales de 55,2 et 49,9 °C, respectivement, fournissant une hyperthermie suffisante pour le traitement du cancer in vivo.L'augmentation observée de la température élevée pour les NP RuDA (ΔT ≈ 24 ° C) par rapport à RuDA (ΔT ≈ 19 ° C) peut être due à sa meilleure perméabilité et à son accumulation dans les tissus tumoraux en raison de l'effet EPR.
Images thermiques infrarouges de souris atteintes de tumeurs MDA-MB-231 irradiées avec un laser à 808 nm à différents moments 8 heures après l'injection.Des images représentatives de quatre répétitions biologiques de chaque groupe sont présentées.B Volume tumoral relatif et C Masse tumorale moyenne de différents groupes de souris pendant le traitement.D Courbes de poids corporels de différents groupes de souris.Irradier avec un laser d'une longueur d'onde de 808 nm avec une puissance de 0,5 W/cm2 pendant 10 minutes (300 J/cm2).Barres d'erreur, moyenne ± écart type (n = 3). Tests t bilatéraux non appariés *p < 0,05, **p < 0,01 et ***p < 0,001. Tests t bilatéraux non appariés *p < 0,05, **p < 0,01 et ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 et ***p <0,001. Tests t bilatéraux non appariés *p<0,05, **p<0,01 et ***p<0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001。未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001。 Непарные двусторонние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 et ***p <0,001. Tests t bilatéraux non appariés *p<0,05, **p<0,01 et ***p<0,001. E Images de coloration H&E des principaux organes et tumeurs de différents groupes de traitement, y compris les groupes solution saline, solution saline + laser, RuDA, RuDA + laser, RuDA-NPs et RuDA-NPs + laser. E Images de coloration H&E des principaux organes et tumeurs de différents groupes de traitement, y compris les groupes solution saline, solution saline + laser, RuDA, RuDA + laser, RuDA-NPs et RuDA-NPs + laser. Изображения окрашивания E H&E основных органов и опухолей из разных групп лечения, включая группы физиологического раствора, физиологического раствора + лазера, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs и RuDA-NPs + Laser. E Images de coloration H&E des principaux organes et tumeurs de différents groupes de traitement, y compris les groupes solution saline, solution saline + laser, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs et RuDA-NPs + Laser.来自 不同 治疗 组 的 主要 器官 和 肿瘤 的 E H&E 染色 图像 ， 包括 盐水 、 盐 水 + 激光 、 Ruda 、 Ruda + 激光 、 Ruda-NP 和 Ruda-NP + 激光组。自不同治疗组的主要器官和肿瘤的E H&E Окрашивание E H&E основных органов и опухолей из различных групп лечения, включая физиологический раствор, физиологический раствор + лазер, RuDA, RuDA + лазер, RuDA-NPs и RuDA-NPs + лазер. E Coloration H&E des principaux organes et tumeurs de divers groupes de traitement, y compris solution saline, solution saline + laser, RuDA, RuDA + laser, RuDA-NPs et RuDA-NPs + laser.Barre d'échelle : 60 µm.
L'effet de la photothérapie in vivo avec RuDA et RuDA NPs a été évalué dans lequel des souris nues avec des tumeurs MDA-MB-231 ont été injectées par voie intraveineuse avec RuDA ou RuDA NPs à une dose unique de 10,0 µmol kg-1 via la veine caudale, puis 8 heures après l'injection.irradiation laser avec une longueur d'onde de 808 nm.Comme le montre la figure 8B, les volumes tumoraux ont augmenté de manière significative dans les groupes salins et laser, ce qui indique que l'irradiation saline ou laser 808 a eu peu d'effet sur la croissance tumorale.Comme dans le groupe salin, une croissance tumorale rapide a également été observée chez les souris traitées avec RuDA-NPs ou RuDA en l'absence d'irradiation laser, démontrant leur faible toxicité à l'obscurité.En revanche, après irradiation au laser, les traitements RuDA-NP et RuDA ont induit une régression tumorale significative avec des réductions de volume tumoral de 95,2 % et 84,3 %, respectivement, par rapport au groupe traité avec une solution saline, indiquant une excellente PDT synergique., médiée par l'effet RuDA/CHTV.- NP ou Ore. Par rapport à RuDA, les NP RuDA ont montré un meilleur effet photothérapeutique, qui était principalement dû à l'effet EPR des NP RuDA.Les résultats d'inhibition de la croissance tumorale ont été évalués en outre par le poids de la tumeur excisé au jour 15 du traitement (Fig. 8C et Supplémentaire Fig. 33).La masse tumorale moyenne chez les souris traitées avec RuDA-NP et les souris traitées avec RuDA était de 0, 08 et 0, 27 g, respectivement, ce qui était beaucoup plus léger que dans le groupe témoin (1, 43 g).
De plus, le poids corporel des souris a été enregistré tous les trois jours pour étudier la toxicité à l'obscurité des RuDA-NPs ou RuDA in vivo.Comme le montre la figure 8D, aucune différence significative de poids corporel n'a été observée pour tous les groupes de traitement. En outre, la coloration à l'hématoxyline et à l'éosine (H&E) des principaux organes (cœur, foie, rate, poumon et rein) de différents groupes de traitement a été entreprise. En outre, la coloration à l'hématoxyline et à l'éosine (H&E) des principaux organes (cœur, foie, rate, poumon et rein) de différents groupes de traitement a été réalisée. Кроме того, было проведено окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) основных органов (сердца, печени, селезенки, легких и почек) из разных групп лечения. En outre, une coloration à l'hématoxyline et à l'éosine (H&E) des principaux organes (cœur, foie, rate, poumons et reins) de différents groupes de traitement a été réalisée.此外，对不同治疗组的主要器官（心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏）进行苏木精和伊红(H&E) 染色。 (IL) Кроме того, проводили окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) основных органов (сердца, печени, селезенки, легких и почек) в различных группах лечения. De plus, une coloration à l'hématoxyline et à l'éosine (H&E) des principaux organes (cœur, foie, rate, poumon et rein) a été réalisée dans différents groupes de traitement.Comme le montre la Fig.8E, les images de coloration H&E de cinq organes principaux des groupes RuDA-NPs et RuDA ne présentent aucune anomalie évidente ni aucun dommage organique. 8E, les images de coloration H&E de cinq organes principaux des groupes RuDA-NPs et RuDA ne présentent aucune anomalie évidente ni aucun dommage organique.Comme le montre la fig.8E, изображения окрашивания h & e п’ette о основlic. 8E, les images de coloration H&E de cinq organes principaux des groupes RuDA-NPs et RuDA ne montrent aucune anomalie ou lésion évidente des organes.如图8E 所示，来自RuDA-NPs 和RuDA 组的五个主要器官的H&E 染色图像没有显示出明显的异常或器官损伂常或器官损伂如图8E 所示，来自RuDA-NPs 和RuDA 组的五个主要器官的H&E Как показано на рисунке 8E, изображения окрашивания H&E пяти основных органов из групп RuDA-NPs и RuDA не показали явных аномалий или повреждения органов. Comme le montre la figure 8E, les images de coloration H & E des cinq principaux organes des groupes RuDA-NPs et RuDA n'ont montré aucune anomalie évidente ni aucun dommage organique.Ces résultats ont montré que ni RuDA-NP ni RuDA ne présentaient de signes de toxicité in vivo. De plus, les images de coloration H&E des tumeurs ont montré que les groupes RuDA + Laser et RuDA-NPs + Laser pouvaient provoquer une destruction sévère des cellules cancéreuses, démontrant l'excellente efficacité photothérapeutique in vivo de RuDA et RuDA-NPs. De plus, les images de coloration H&E des tumeurs ont montré que les groupes RuDA + Laser et RuDA-NPs + Laser pouvaient provoquer une destruction sévère des cellules cancéreuses, démontrant l'excellente efficacité photothérapeutique in vivo de RuDA et RuDA-NPs.De plus, des images de tumeurs colorées à l'hématoxyline-éosine ont montré que les groupes RuDA + Laser et RuDA-NPs + Laser peuvent induire une destruction sévère des cellules cancéreuses, démontrant l'efficacité photothérapeutique supérieure de RuDA et RuDA-NPs in vivo.此外 ， 肿瘤 的 H&E 染色 图像 显示 ， RUDA + laser 和 RUDA-NPS + laser 组均 可 导致 严重 的 癌细胞 破坏 ， 证明 了 Ruda 和 Ruda-NP 的 的 体内 体内 光疗 功效。此外 ， 肿瘤 的 & e 染色 显示 ， Ruda + laser 和 Ruda-NP + laser 组均 导致 的 癌 细胞 破坏 ， 证明 了 Ruda 和 Ruda-nps 的 的 体内 光疗 。。。。。。。。。。。。。 。 。 。De plus, des images de tumeurs colorées à l'hématoxyline et à l'éosine ont montré que les groupes RuDA + Laser et RuDA-NPs + Laser entraînaient une destruction sévère des cellules cancéreuses, démontrant une efficacité photothérapeutique supérieure de RuDA et RuDA-NPs in vivo.
En conclusion, le complexe organométallique Ru(II)-arène (RuDA) avec des ligands de type DA a été conçu pour faciliter le processus ISC en utilisant la méthode d'agrégation.Le RuDA synthétisé peut s'auto-assembler par des interactions non covalentes pour former des systèmes supramoléculaires dérivés de RuDA, facilitant ainsi la formation de 1O2 et une conversion photothermique efficace pour la thérapie du cancer induite par la lumière.Il est à noter que le RuDA monomérique n'a pas généré de 1O2 sous irradiation laser à 808 nm, mais pourrait générer une grande quantité de 1O2 à l'état agrégé, démontrant la rationalité et l'efficacité de notre conception.Des études ultérieures ont montré que l'assemblage supramoléculaire confère à RuDA des propriétés photophysiques et photochimiques améliorées, telles que l'absorption du décalage vers le rouge et la résistance au photoblanchiment, qui sont hautement souhaitables pour le traitement PDT et PTT.Des expériences in vitro et in vivo ont montré que les NP RuDA avec une bonne biocompatibilité et une bonne accumulation dans la tumeur présentent une excellente activité anticancéreuse induite par la lumière lors d'une irradiation laser à une longueur d'onde de 808 nm.Ainsi, les NP RuDA en tant que réactifs PDT/PTW supramoléculaires bimodaux efficaces enrichiront l'ensemble des photosensibilisateurs activés à des longueurs d'onde supérieures à 800 nm.La conception conceptuelle du système supramoléculaire fournit une voie efficace pour les photosensibilisateurs activés par NIR avec d'excellents effets photosensibilisants.
Tous les produits chimiques et solvants ont été obtenus auprès de fournisseurs commerciaux et utilisés sans autre purification.RuCl3 a été acheté auprès de Boren Precious Metals Co., Ltd. (Kunming, Chine).[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-phénanthroline-5,6-dione) et 4,7-bis[4-(N,N-diphénylamino)phényl]-5 Le ,6-diamino-2,1,3-benzothiadiazole a été synthétisé selon des études antérieures64,65.Les spectres RMN ont été enregistrés sur un spectromètre Bruker Avance III-HD 600 MHz au Southeastern University Analytical Test Center en utilisant du d6-DMSO ou du CDCl3 comme solvant.Les déplacements chimiques δ sont donnés en ppm.par rapport au tétraméthylsilane, et les constantes d'interaction J sont données en valeurs absolues en hertz.La spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) a été réalisée sur un instrument Agilent 6224 ESI/TOF MS.L'analyse élémentaire de C, H et N a été réalisée sur un analyseur élémentaire Vario MICROCHNOS (Elementar).Les spectres UV-visible ont été mesurés sur un spectrophotomètre Shimadzu UV3600.Les spectres de fluorescence ont été enregistrés sur un spectrofluorimètre Shimadzu RF-6000.Les spectres RPE ont été enregistrés sur un instrument Bruker EMXmicro-6/1.La morphologie et la structure des échantillons préparés ont été étudiées sur des instruments FEI Tecnai G20 (TEM) et Bruker Icon (AFM) fonctionnant à une tension de 200 kV.La diffusion dynamique de la lumière (DLS) a été réalisée sur un analyseur Nanobrook Omni (Brookhaven).Les propriétés photoélectrochimiques ont été mesurées sur une configuration électrochimique (CHI-660, Chine).Les images photoacoustiques ont été obtenues à l'aide du système FUJIFILM VisualSonics Vevo® LAZR.Les images confocales ont été obtenues à l'aide d'un microscope confocal Olympus FV3000.L'analyse FACS a été réalisée sur un cytomètre en flux BD Calibur.Des expériences de chromatographie liquide à haute performance (HPLC) ont été réalisées sur un système Waters Alliance e2695 en utilisant un détecteur UV/Vis 2489.Les tests de chromatographie par perméation de gel (GPC) ont été enregistrés sur un instrument Thermo ULTIMATE 3000 à l'aide d'un détecteur d'indice de réfraction ERC RefratoMax520.
[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-phénanthroline-5,6-dione)64 (481,0 mg, 1,0 mmol), 4,7-bis[4 -(N, Le N-diphénylamino)phényl]-5,6-diamino-2,1,3-benzothiadiazole 65 (652,0 mg, 1,0 mmol) et l'acide acétique glacial (30 ml) ont été agités au réfrigérateur à reflux pendant 12 heures.Le solvant a ensuite été éliminé sous vide à l'aide d'un évaporateur rotatif.Le résidu résultant a été purifié par Chromatographie éclair sur colonne (gel de silice, CH2Cl2 : MeOH = 20 : 1) pour obtenir RuDA sous forme de poudre verte (rendement : 877,5 mg, 80 %).anus.Calculé pour C64H48Cl2N8RuS : C 67,84, H 4,27, N 9,89.Trouvé : C 67,92, H 4,26, N 9,82.RMN 1H (600 MHz, d6-DMSO) δ 10,04 (s, 2H), 8,98 (s, 2H), 8,15 (s, 2H), 7,79 (s, 4H), 7,44 (s, 8H), 7,21 (d, J = 31,2 Hz, 16H), 6,47 (s, 2H), 6,24 (s, 2H), 2,69 (s, 1H), 2,25 (s, 3H), 0,99 (s, 6H).RMN 13C (150 MHz, D6-DMSO), Δ (PPM) 158.03, 152.81, 149,31, 147,98, 147,16, 139,98, 136.21, 135,57, 134,68, 130,34, 130,02, 128,68, 128,01, 125,51, 124.45, 120.81, 103.01, 125,51, 124.45, 120.81, 103.01, 125,51, 124.45, 120.81, 103.01, 125,51, 124.45, 120.81.49.49, 103.49, 103.49. , 103. , 86,52, 84,75, 63,29, 30,90, 22,29, 18,83.SM-ESI : m/z [M-Cl]+ = 1097,25.
Synthèse du 4,7-bis[4-(N,N-diéthylamino)phényl-5,6-diamino-2,1,3-benzothiadiazole (L2) : L2 a été synthétisé en deux étapes.Du Pd(PPh3)4 (46 mg, 0,040 mmol) a été ajouté à de la N,N-diéthyl-4-(tributylstannyl)aniline (1,05 g, 2,4 mmol) et une solution de 4,7-dibromo-5,6-dinitro - 2, 1,3-benzothiadiazole (0,38 g, 1,0 mmol) dans du toluène sec (100 ml).Le mélange a été agité à 100°C pendant 24 heures.Après élimination du toluène sous vide, le solide résultant a été lavé avec de l'éther de pétrole.Ensuite, un mélange de ce composé (234,0 mg, 0,45 mmol) et de poudre de fer (0,30 g, 5,4 mmol) dans de l'acide acétique (20 ml) a été agité à 80°C pendant 4 heures.Le mélange réactionnel a été versé dans de l'eau et le solide brun résultant a été recueilli par filtration.Le produit a été purifié deux fois par sublimation sous vide pour donner un solide vert (126,2 mg, rendement 57 %).anus.Calculé pour C26H32N6S : C 67,79, H 7,00, N 18,24.Trouvé : C 67,84, H 6,95, H 18,16.RMN 1H (600 MHz, CDC13), δ (ppm) 7,42 (d, 4H), 6,84 (d, 4H), 4,09 (s, 4H), 3,42 (d, 8H), 1,22 (s, 12H).RMN 13С (150 MHz, CDC13), δ (ppm) 151,77, 147,39, 138,07, 131,20, 121,09, 113,84, 111,90, 44,34, 12,77.ESI-MS : m/z [M+H]+ = 461,24.
Les composés ont été préparés et purifiés en suivant des procédures similaires à RuDA.anus.Calculé pour C48H48Cl2N8RuS : C 61,27, H 5,14, N 11,91.Trouvé : C, 61,32, H, 5,12, N, 11,81, RMN 1H (600 MHz, d6-DMSO), δ (ppm) 10,19 (s, 2H), 9,28 (s, 2H), 8,09 (s, 2H), 7,95 (s, 4H), 6,93 (s, 4H), 6,48 (j, 2H), 6,34 (s, 2H) , 3,54 (t, 8H), 2,80 (m, 1H), 2,33 (s, 3H), 1,31 (t, 12H), 1,07 (s, 6H).RMN 13C (151 MHz, CDCL3), Δ (PPM) 158.20, 153,36, 148,82, 148.14, 138.59, 136.79, 135,75, 134,71, 130,44, 128.87, 128.35, 121.70, 85.4., 38.06, 31.22, 29.69, 22.29, 19.19, 14.98, 12.93.ESI-MS : m/z [M-Cl]+ = 905,24.
RuDA a été dissous dans MeOH/H2O (5/95, v/v) à une concentration de 10 μM.Le spectre d'absorption de RuDA a été mesuré toutes les 5 minutes sur un spectrophotomètre Shimadzu UV-3600 sous irradiation avec une lumière laser d'une longueur d'onde de 808 nm (0,5 W/cm2).Les spectres ICG ont été enregistrés dans les mêmes conditions que le standard.
Les spectres RPE ont été enregistrés sur un spectromètre Bruker EMXmicro-6/1 avec une puissance micro-onde de 20 mW, une plage de balayage de 100 G et une modulation de champ de 1 G. 2,2,6,6-tétraméthyl-4-pipéridone (TEMP) et le N-oxyde de 5,5-diméthyl-1-pyrroline (DMPO) ont été utilisés comme pièges à spin.Les spectres de résonance de spin électronique ont été enregistrés pour des solutions mixtes de RuDA (50 µM) et de TEMF (20 mM) ou de DMPO (20 mM) sous l'action d'un rayonnement laser d'une longueur d'onde de 808 nm (0,5 W/cm2).
Les calculs DFT et TD-DFT pour RuDA ont été effectués aux niveaux PBE1PBE/6–31 G*//LanL2DZ en solution aqueuse à l'aide du programme gaussien 1666,67,68.Les distributions HOMO-LUMO, trous et électrons de l'état excité singulet à faible énergie RuDA ont été tracées à l'aide du programme GaussView (version 5.0).
Nous avons d'abord essayé de mesurer l'efficacité de génération de 1O2 RuDA en utilisant la spectroscopie UV-visible conventionnelle avec ICG (ΦΔ = 0,002) comme standard, mais la photodégradation de l'ICG a fortement affecté les résultats.Ainsi, le rendement quantique de 1O2 RuDA a été mesuré en détectant un changement dans l'intensité de la fluorescence ABDA à environ 428 nm lorsqu'il est irradié avec un laser d'une longueur d'onde de 808 nm (0,5 W/cm2).Des expériences ont été réalisées sur des NP RuDA et RuDA (20 μM) dans de l'eau/DMF (98/2, v/v) contenant de l'ABDA (50 μM).Le rendement quantique de 1O2 a été calculé à l'aide de la formule suivante : ΦΔ (PS) = ΦΔ (ICG) × (rFS/APS)/(rICG/AICG).rPS et rICG sont les taux de réaction de l'ABDA avec 1O2 obtenus à partir du photosensibilisateur et de l'ICG, respectivement.APS et AICG sont l'absorbance du photosensibilisateur et de l'ICG à 808 nm, respectivement.
Les mesures AFM ont été effectuées dans des conditions liquides en utilisant le mode balayage sur un système AFM Bruker Dimension Icon.En utilisant une structure ouverte avec des cellules liquides, les cellules ont été lavées deux fois avec de l'éthanol et séchées avec un courant d'azote.Insérez les cellules séchées dans la tête optique du microscope.Placer immédiatement une goutte de l'échantillon dans le bassin de liquide et le placer sur le porte-à-faux à l'aide d'une seringue en plastique jetable stérile et d'une aiguille stérile.Une autre goutte est déposée directement sur l'échantillon, et lorsque la tête optique est abaissée, les deux gouttes se confondent, formant un ménisque entre l'échantillon et le réservoir de liquide.Les mesures AFM ont été effectuées à l'aide d'un porte-à-faux en nitrure en forme de V SCANASYST-FLUID (Bruker, dureté k = 0,7 N m-1, f0 = 120–180 kHz).
Les chromatogrammes HPLC ont été obtenus sur un système Waters e2695 équipé d'une colonne phoenix C18 (250 x 4,6 mm, 5 µm) en utilisant un détecteur UV/Vis 2489.La longueur d'onde du détecteur est de 650 nm.Les phases mobiles A et B étaient de l'eau et du méthanol, respectivement, et le débit de la phase mobile était de 1,0 ml.min-1.Le gradient (solvant B) était le suivant : 100% de 0 à 4 minutes, 100% à 50% de 5 à 30 minutes, et remis à 100% de 31 à 40 minutes.Le minerai a été dissous dans une solution mixte de méthanol et d'eau (50/50, en volume) à une concentration de 50 μM.Le volume d'injection était de 20 µl.
Les dosages GPC ont été enregistrés sur un instrument Thermo ULTIMATE 3000 équipé de deux colonnes PL aquagel-OH MIXED-H (2 × 300 × 7, 5 mm, 8 µm) et d'un détecteur d'indice de réfraction ERC RefratoMax520.La colonne GPC a été éluée avec de l'eau à un débit de 1 ml/min à 30°C.Les NP de minerai ont été dissoutes dans une solution de PBS (pH = 7, 4, 50 μM), le volume d'injection était de 20 μL.
Les photocourants ont été mesurés sur une configuration électrochimique (CHI-660B, Chine).Les réponses optoélectroniques lorsque le laser était allumé et éteint (808 nm, 0,5 W/cm2) ont été mesurées à une tension de 0,5 V dans une boîte noire, respectivement.Une cellule standard à trois électrodes a été utilisée avec une électrode de carbone vitreux en forme de L (GCE) comme électrode de travail, une électrode standard au calomel (SCE) comme électrode de référence et un disque de platine comme contre-électrode.Une solution de Na2SO4 0,1 M a été utilisée comme électrolyte.
La lignée cellulaire de cancer du sein humain MDA-MB-231 a été achetée auprès de KeyGEN Biotec Co., LTD (Nanjing, Chine, numéro de catalogue : KG033).Les cellules ont été cultivées en monocouches dans du milieu d'Eagle modifié de Dulbecco (DMEM, glucose élevé) additionné d'une solution de 10 % de sérum bovin fœtal (FBS), de pénicilline (100 μg/ml) et de streptomycine (100 μg/ml).Toutes les cellules ont été cultivées à 37°C dans une atmosphère humide contenant 5% de CO2.
Le test MTT a été utilisé pour déterminer la cytotoxicité de RuDA et RuDA-NPs en présence et en l'absence d'irradiation lumineuse, avec ou sans Vc (0,5 mM).Les cellules cancéreuses MDA-MB-231 ont été cultivées dans des plaques à 96 puits à une densité cellulaire d'environ 1 x 105 cellules/ml/puits et incubées pendant 12 heures à 37,0°C dans une atmosphère de 5 % de CO2 et 95 % d'air.RuDA et RuDA NPs dissous dans l'eau ont été ajoutés aux cellules.Après 12 heures d'incubation, les cellules ont été exposées à un rayonnement laser de 0,5 W cm -2 à une longueur d'onde de 808 nm pendant 10 minutes (300 J cm -2) puis incubées à l'obscurité pendant 24 heures.Les cellules ont ensuite été incubées avec du MTT (5 mg/ml) pendant 5 heures supplémentaires.Enfin, changez le milieu en DMSO (200 pi) pour dissoudre les cristaux de formazan violets résultants.Les valeurs de DO ont été mesurées à l'aide d'un lecteur de microplaques avec une longueur d'onde de 570/630 nm.La valeur IC50 pour chaque échantillon a été calculée à l'aide du logiciel SPSS à partir des courbes dose-réponse obtenues à partir d'au moins trois expériences indépendantes.
Les cellules MDA-MB-231 ont été traitées avec RuDA et RuDA-NP à une concentration de 50 μM.Après 12 heures d'incubation, les cellules ont été irradiées avec un laser d'une longueur d'onde de 808 nm et d'une puissance de 0,5 W/cm2 pendant 10 min (300 J/cm2).Dans le groupe vitamine C (Vc), les cellules ont été traitées avec 0,5 mM de Vc avant l'irradiation au laser.Les cellules ont ensuite été incubées dans l'obscurité pendant 24 heures supplémentaires, puis colorées avec de la calcéine AM et de l'iodure de propidium (20 µg/ml, 5 µl) pendant 30 minutes, puis lavées avec du PBS (10 µl, pH 7,4).images de cellules colorées.
Heure de publication : 23 septembre 2022
