Νέα

Σας ευχαριστούμε που επισκεφτήκατε το Nature.com.Η έκδοση του προγράμματος περιήγησης που χρησιμοποιείτε έχει περιορισμένη υποστήριξη CSS.Για την καλύτερη εμπειρία, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer).Στο μεταξύ, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, θα αποδώσουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Οι αποτελεσματικοί φωτοευαισθητοποιητές είναι ιδιαίτερα σημαντικοί για την ευρεία κλινική χρήση της φωτοθεραπείας.Ωστόσο, οι συμβατικοί φωτοευαισθητοποιητές υποφέρουν γενικά από απορρόφηση μικρού μήκους κύματος, ανεπαρκή φωτοσταθερότητα, χαμηλή κβαντική απόδοση ενεργών ειδών οξυγόνου (ROS) και απόσβεση του ROS που προκαλείται από τη συσσώρευση.Εδώ αναφέρουμε έναν υπερμοριακό φωτοευαισθητοποιητή κοντά στο υπέρυθρο (NIR) που προκαλείται από αυτοσυναρμολόγηση οργανομεταλλικών συμπλεγμάτων Ru(II)-arene σε υδατικό διάλυμα.Το RuDA μπορεί να δημιουργήσει μόνο μονό οξυγόνο (1O2) στη συγκεντρωτική κατάσταση και εμφανίζει προφανή συμπεριφορά παραγωγής 1O2 που προκαλείται από συσσωμάτωση λόγω μιας σημαντικής αύξησης στη διαδικασία διασταύρωσης μεταξύ του συστήματος απλής τριπλής.Κάτω από τη δράση του φωτός λέιζερ 808 nm, το RuDA εμφανίζει κβαντική απόδοση 1O2 16,4% (εγκεκριμένη από το FDA πράσινο ινδοκυανίνης: ΦΔ=0,2%) και υψηλή απόδοση φωτοθερμικής μετατροπής 24,2% (νανοράβδοι χρυσού του εμπορίου) με εξαιρετική φωτοσταθερότητα.: 21,0%, νανοκελύφη χρυσού: 13,0%).Επιπλέον, τα RuDA-NPs με καλή βιοσυμβατότητα μπορούν κατά προτίμηση να συσσωρεύονται σε θέσεις όγκου, προκαλώντας σημαντική υποχώρηση του όγκου κατά τη φωτοδυναμική θεραπεία με 95,2% μείωση του όγκου του όγκου in vivo.Αυτή η φωτοδυναμική θεραπεία που ενισχύει τη συσσώρευση παρέχει μια στρατηγική για την ανάπτυξη φωτοευαισθητοποιητών με ευνοϊκές φωτοφυσικές και φωτοχημικές ιδιότητες.
Σε σύγκριση με τη συμβατική θεραπεία, η φωτοδυναμική θεραπεία (PDT) είναι μια ελκυστική θεραπεία για τον καρκίνο λόγω των σημαντικών πλεονεκτημάτων της, όπως ο ακριβής χωροχρονικός έλεγχος, η μη επεμβατικότητα, η αμελητέα αντοχή στα φάρμακα και η ελαχιστοποίηση των παρενεργειών 1,2,3.Υπό ακτινοβόληση φωτός, οι φωτοευαισθητοποιητές που χρησιμοποιούνται μπορούν να ενεργοποιηθούν για να σχηματίσουν είδη οξυγόνου υψηλής αντίδρασης (ROS), που οδηγούν σε απόπτωση/νέκρωση ή ανοσοαποκρίσεις4,5. Ωστόσο, οι περισσότεροι συμβατικοί φωτοευαισθητοποιητές, όπως οι χλωρίνες, οι πορφυρίνες και οι ανθρακινόνες, έχουν απορρόφηση σχετικά μικρού μήκους κύματος (συχνότητα < 680 nm), με αποτέλεσμα την κακή διείσδυση του φωτός λόγω της έντονης απορρόφησης βιολογικών μορίων (π.χ. αιμοσφαιρίνη και μελανίνη) η ορατή περιοχή6,7. Ωστόσο, οι περισσότεροι συμβατικοί φωτοευαισθητοποιητές, όπως οι χλωρίνες, οι πορφυρίνες και οι ανθρακινόνες, έχουν απορρόφηση σχετικά μικρού μήκους κύματος (συχνότητα < 680 nm), με αποτέλεσμα την κακή διείσδυση του φωτός λόγω της έντονης απορρόφησης βιολογικών μορίων (π.χ. αιμοσφαιρίνη και μελανίνη) η ορατή περιοχή6,7. 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. Ωστόσο, οι περισσότεροι κοινοί φωτοευαισθητοποιητές όπως χλωρίνες, πορφυρίνες και ανθρακινόνες έχουν σχετικά μικρό μήκος κύματος απορρόφηση (< 680 nm) με αποτέλεσμα κακή διείσδυση φωτός λόγω έντονης απορρόφησης βιολογικών μορίων (π.χ. αιμοσφαιρίνη και μελανίνη) στην ορατή περιοχή6,7.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），因此由于对生物分子（如血红蛋白和黑色素）的强烈吸收，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 和 黑色素） 的 ， ， ， ， 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 фотосенсибилизатор, таких как хлорины, порфирины и антрахиноны, имеют относительно коротковолновое поглощение (частота < 680 ν.μ.) из-за сильмохлоновык, т.е. Ωστόσο, οι περισσότεροι παραδοσιακοί φωτοευαισθητοποιητές όπως οι χλωρίνες, οι πορφυρίνες και οι ανθρακινόνες έχουν σχετικά βραχύ μήκος κύματος απορρόφηση (συχνότητα < 680 nm) λόγω της ισχυρής απορρόφησης βιομορίων όπως η αιμοσφαιρίνη και η μελανίνη με αποτέλεσμα την κακή διείσδυση του φωτός.Ορατή περιοχή 6.7.Επομένως, οι φωτοευαισθητοποιητές που απορροφούν το εγγύς υπέρυθρο (NIR) που ενεργοποιούνται στο «θεραπευτικό παράθυρο» των 700–900 nm είναι κατάλληλοι για φωτοθεραπεία.Δεδομένου ότι το κοντινό υπέρυθρο φως απορροφάται λιγότερο από τους βιολογικούς ιστούς, μπορεί να οδηγήσει σε βαθύτερη διείσδυση και λιγότερη φωτοζημία8,9.
Δυστυχώς, οι υπάρχοντες φωτοευαισθητοποιητές που απορροφούν NIR έχουν γενικά κακή φωτοσταθερότητα, χαμηλή ικανότητα παραγωγής μονήρους οξυγόνου (1O2) και σβέση 1O2 που προκαλείται από συσσωμάτωση, γεγονός που περιορίζει την κλινική τους εφαρμογή10,11.Αν και έχουν γίνει μεγάλες προσπάθειες για τη βελτίωση των φωτοφυσικών και φωτοχημικών ιδιοτήτων των συμβατικών φωτοευαισθητοποιητών, μέχρι στιγμής αρκετές αναφορές έχουν αναφέρει ότι οι φωτοευαισθητοποιητές που απορροφούν NIR μπορούν να λύσουν όλα αυτά τα προβλήματα.Επιπλέον, αρκετοί φωτοευαισθητοποιητές έχουν δείξει υπόσχεση για αποτελεσματική παραγωγή 1O212,13,14 όταν ακτινοβοληθεί με φως πάνω από 800 nm, καθώς η ενέργεια των φωτονίων μειώνεται γρήγορα στην περιοχή σχεδόν IR.Η τριφαινυλαμίνη (TFA) ως δότης ηλεκτρονίων και η [1,2,5]θειαδιαζολο-[3,4-i]διπυριδο[a,c]φαιναζίνη (TDP) ως ομάδα δέκτη ηλεκτρονίων τύπου Δότης-δέκτης (DA) βάφει μια κατηγορία χρωστικών, που απορροφούν το εγγύς υπέρυθρο, οι οποίες έχουν μελετηθεί εκτενώς για βιοαπεικόνιση εγγύς υπέρυθρη ΙΙ και φωτοθερμική θεραπεία (PTT) λόγω του στενού κενού ζώνης τους.Έτσι, οι βαφές τύπου DA μπορούν να χρησιμοποιηθούν για PDT με διέγερση σχεδόν IR, αν και σπάνια έχουν μελετηθεί ως φωτοευαισθητοποιητές για PDT.
Είναι ευρέως γνωστό ότι η υψηλή αποτελεσματικότητα της διασυστημικής διασταύρωσης (ISC) φωτοευαισθητοποιητών προάγει τον σχηματισμό του 1O2.Μια κοινή στρατηγική για την προώθηση της διαδικασίας ISC είναι η ενίσχυση της σύζευξης περιστροφικής τροχιάς (SOC) των φωτοευαισθητοποιητών με την εισαγωγή βαρέων ατόμων ή ειδικών οργανικών τμημάτων.Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση εξακολουθεί να έχει ορισμένα μειονεκτήματα και περιορισμούς19,20.Πρόσφατα, η υπερμοριακή αυτοσυναρμολόγηση παρείχε μια έξυπνη προσέγγιση από κάτω προς τα πάνω για την κατασκευή λειτουργικών υλικών σε μοριακό επίπεδο,21,22 με πολλά πλεονεκτήματα στη φωτοθεραπεία: (1) οι αυτοσυναρμολογούμενοι φωτοευαισθητοποιητές μπορεί να έχουν τη δυνατότητα να σχηματίσουν δομές ταινίας.Παρόμοια με τις ηλεκτρονικές κατασκευές με πυκνότερη κατανομή των επιπέδων ενέργειας λόγω επικαλυπτόμενων τροχιών μεταξύ δομικών στοιχείων.Επομένως, η ενεργειακή αντιστοίχιση μεταξύ της κατώτερης διεγερμένης κατάστασης μονής (S1) και της γειτονικής τριπλής διεγερμένης κατάστασης (Tn) θα βελτιωθεί, κάτι που είναι ευεργετικό για τη διαδικασία ISC 23, 24 .(2) Η υπερμοριακή συναρμολόγηση θα μειώσει τη μη ακτινοβολούμενη χαλάρωση με βάση τον μηχανισμό περιορισμού της ενδομοριακής κίνησης (RIM), ο οποίος προάγει επίσης τη διαδικασία ISC 25, 26 .(3) Το υπερμοριακό συγκρότημα μπορεί να προστατεύσει τα εσωτερικά μόρια του μονομερούς από την οξείδωση και την αποικοδόμηση, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά τη φωτοσταθερότητα του φωτοευαισθητοποιητή.Δεδομένων των παραπάνω πλεονεκτημάτων, πιστεύουμε ότι τα υπερμοριακά συστήματα φωτοευαισθητοποίησης μπορούν να είναι μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση για να ξεπεραστούν τα μειονεκτήματα της PDT.
Τα συμπλέγματα που βασίζονται στο Ru(II) αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη ιατρική πλατφόρμα για πιθανές εφαρμογές στη διάγνωση και θεραπεία ασθενειών λόγω των μοναδικών και ελκυστικών βιολογικών ιδιοτήτων τους28,29,30,31,32,33,34.Επιπλέον, η αφθονία των διεγερμένων καταστάσεων και οι συντονίσιμες φωτοφυσικοχημικές ιδιότητες των συμπλεγμάτων που βασίζονται στο Ru(II) παρέχουν μεγάλα πλεονεκτήματα για την ανάπτυξη φωτοευαισθητοποιητών με βάση το Ru(II)35,36,37,38,39,40.Ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα είναι το σύμπλοκο πολυπυριδυλίου ρουθηνίου (II) TLD-1433, το οποίο βρίσκεται επί του παρόντος σε κλινικές δοκιμές Φάσης ΙΙ ως φωτοευαισθητοποιητής για τη θεραπεία του μη μυοδιηθητικού καρκίνου της ουροδόχου κύστης (NMIBC)41.Επιπλέον, τα οργανομεταλλικά σύμπλοκα ρουθηνίου(ΙΙ)αρενίου χρησιμοποιούνται ευρέως ως χημειοθεραπευτικοί παράγοντες για τη θεραπεία του καρκίνου λόγω της χαμηλής τοξικότητάς τους και της ευκολίας τροποποίησης42,43,44,45.Οι ιοντικές ιδιότητες των οργανομεταλλικών συμπλοκών Ru(II)-arene μπορούν όχι μόνο να βελτιώσουν την κακή διαλυτότητα των χρωμοφόρων DA σε κοινούς διαλύτες, αλλά και να βελτιώσουν τη συναρμολόγηση των χρωμοφόρων DA.Επιπλέον, η ψευδοοκταεδρική δομή μισού σάντουιτς των οργανομεταλλικών συμπλεγμάτων των Ru(II)-αρενών μπορεί να αποτρέψει στερεοχημικά τη συσσωμάτωση Η των χρωμοφόρων τύπου DA, διευκολύνοντας έτσι τον σχηματισμό J-συσσωμάτωσης με μετατοπισμένες ερυθρά ταινίες απορρόφησης.Ωστόσο, εγγενή μειονεκτήματα των συμπλοκών Ru(II)-arene, όπως η χαμηλή σταθερότητα και/ή η κακή βιοδιαθεσιμότητα, μπορούν να επηρεάσουν τη θεραπευτική αποτελεσματικότητα και την in vivo δραστηριότητα των συμπλόκων arene-Ru(II).Ωστόσο, μελέτες έχουν δείξει ότι αυτά τα μειονεκτήματα μπορούν να ξεπεραστούν με την ενθυλάκωση συμπλοκών ρουθηνίου με βιοσυμβατά πολυμερή με φυσική ενθυλάκωση ή ομοιοπολική σύζευξη.
Σε αυτή την εργασία, αναφέρουμε συζευγμένα με DA σύμπλοκα Ru(II)-arene (RuDA) με ένα σκανδάλη NIR μέσω ενός δεσμού συντονισμού μεταξύ του χρωμοφόρου DAD και του τμήματος Ru(II)-arene.Τα σύμπλοκα που προκύπτουν μπορούν να αυτοσυναρμολογηθούν σε μεταλλουπραμοριακά κυστίδια στο νερό λόγω μη ομοιοπολικών αλληλεπιδράσεων.Συγκεκριμένα, το υπερμοριακό συγκρότημα προίκισε στο RuDA με ιδιότητες διασταύρωσης που προκαλούνται από τον πολυμερισμό, οι οποίες αύξησαν σημαντικά την απόδοση ISC, η οποία ήταν πολύ ευνοϊκή για την PDT (Εικ. 1Α).Για να αυξηθεί η συσσώρευση του όγκου και η in vivo βιοσυμβατότητα, το εγκεκριμένο από την FDA Pluronic F127 (PEO-PPO-PEO) χρησιμοποιήθηκε για την ενθυλάκωση του RuDA47,48,49 για τη δημιουργία νανοσωματιδίων RuDA-NP (Εικόνα 1Β) που λειτουργούσαν ως εξαιρετικά αποτελεσματικό PDT/Dual- mode PTT proxy .Στη φωτοθεραπεία καρκίνου (Εικόνα 1C), το RuDA-NP χρησιμοποιήθηκε για τη θεραπεία γυμνών ποντικών με όγκους MDA-MB-231 για τη μελέτη της αποτελεσματικότητας των PDT και PTT in vivo.
Σχηματική απεικόνιση του φωτοφυσικού μηχανισμού του RuDA σε μονομερείς και συσσωματωμένες μορφές για φωτοθεραπεία καρκίνου, σύνθεση B RuDA-NPs και C RuDA-NPs για ενεργοποιημένα με NIR PDT και PTT.
Το RuDA, που αποτελείται από λειτουργικότητα TPA και TDP, παρασκευάστηκε σύμφωνα με τη διαδικασία που φαίνεται στο συμπληρωματικό σχήμα 1 (Εικόνα 2Α) και το RuDA χαρακτηρίστηκε από φάσματα NMR 1H και 13C, φασματομετρία μάζας ιονισμού ηλεκτροψεκασμού και στοιχειακή ανάλυση (Συμπληρωματικά σχήματα 2-4 ).Ο χάρτης διαφοράς πυκνότητας ηλεκτρονίων RuDA της χαμηλότερης μονής μετάπτωσης υπολογίστηκε από τη συναρτησιακή θεωρία εξαρτώμενης από το χρόνο (TD-DFT) για τη μελέτη της διαδικασίας μεταφοράς φορτίου.Όπως φαίνεται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 5, η πυκνότητα ηλεκτρονίων μετατοπίζεται κυρίως από την τριφαινυλαμίνη στη μονάδα δέκτη TDP μετά τη φωτοδιέγερση, η οποία μπορεί να αποδοθεί σε μια τυπική μετάβαση ενδομοριακής μεταφοράς φορτίου (CT).
Χημική δομή Μεταλλεύματος Β Φάσματα απορρόφησης Μεταλλεύματος σε μείγματα διαφόρων αναλογιών DMF και νερού.C Ομαλοποιημένες τιμές απορρόφησης RuDA (800 nm) και ICG (779 nm) σε σχέση με το χρόνο στα 0,5 W cm-2 φωτός λέιζερ 808 nm.D Η φωτοαποικοδόμηση του ABDA υποδεικνύεται από το σχηματισμό 1O2 που προκαλείται από RuDA σε μείγματα DMF/H2O με διαφορετική περιεκτικότητα σε νερό υπό τη δράση ακτινοβολίας λέιζερ με μήκος κύματος 808 nm και ισχύ 0,5 W/cm2.
Περίληψη - Η φασματοσκοπία απορρόφησης ορατής υπεριώδους ακτινοβολίας χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη των ιδιοτήτων αυτοσυναρμολόγησης του Μεταλλεύματος σε μείγματα DMF και νερού σε διάφορες αναλογίες.Όπως φαίνεται στο σχ.2Β, το RuDA εμφανίζει ζώνες απορρόφησης από 600 έως 900 nm σε DMF με μέγιστη ζώνη απορρόφησης στα 729 nm.Η αύξηση της ποσότητας του νερού οδήγησε σε μια σταδιακή μετατόπιση του μέγιστου απορρόφησης μεταλλεύματος στα 800 nm στο κόκκινο, που υποδηλώνει συσσώρευση J του μεταλλεύματος στο συναρμολογημένο σύστημα.Τα φάσματα φωτοφωταύγειας του RuDA σε διαφορετικούς διαλύτες φαίνονται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 6. Το RuDA φαίνεται να παρουσιάζει τυπική φωταύγεια NIR-II με μέγιστο μήκος κύματος εκπομπής περίπου.1050 nm σε CH2Cl2 και CH3OH, αντίστοιχα.Η μεγάλη μετατόπιση Stokes (περίπου 300 nm) του RuDA υποδηλώνει μια σημαντική αλλαγή στη γεωμετρία της διεγερμένης κατάστασης και το σχηματισμό διεγερμένων καταστάσεων χαμηλής ενέργειας.Οι κβαντικές αποδόσεις φωταύγειας μεταλλεύματος σε CH2Cl2 και CH3OH προσδιορίστηκαν να είναι 3,3 και 0,6%, αντίστοιχα.Ωστόσο, σε ένα μείγμα μεθανόλης και νερού (5/95, v/v), παρατηρήθηκε μια ελαφρά μετατόπιση προς το κόκκινο της εκπομπής και μια μείωση της κβαντικής απόδοσης (0,22%), η οποία μπορεί να οφείλεται στην αυτοσυναρμολόγηση του μεταλλεύματος. .
Για να απεικονίσουμε την αυτοσυναρμολόγηση του ORE, χρησιμοποιήσαμε υγρή μικροσκοπία ατομικής δύναμης (AFM) για να απεικονίσουμε τις μορφολογικές αλλαγές στο ORE σε διάλυμα μεθανόλης μετά την προσθήκη νερού.Όταν η περιεκτικότητα σε νερό ήταν κάτω από 80%, δεν παρατηρήθηκε καθαρή συσσωμάτωση (Συμπληρωματικό Σχ. 7).Ωστόσο, με περαιτέρω αύξηση της περιεκτικότητας σε νερό στο 90-95%, εμφανίστηκαν μικρά νανοσωματίδια, τα οποία υποδεικνύουν την αυτοσυναρμολόγηση του μεταλλεύματος.Επιπλέον, η ακτινοβολία λέιζερ με μήκος κύματος 808 nm δεν επηρέασε την ένταση απορρόφησης του RuDA σε υδατικά διάλυμα (Εικ. 2Γ και Συμπληρωματικό Σχ. 8).Αντίθετα, η απορρόφηση του πράσινου ινδοκυανίνης (ICG ως μάρτυρας) μειώθηκε γρήγορα στα 779 nm, υποδεικνύοντας εξαιρετική φωτοσταθερότητα του RuDA.Επιπλέον, η σταθερότητα των RuDA-NPs σε PBS (pH = 5,4, 7,4 και 9,0), 10% FBS και DMEM (υψηλή γλυκόζη) εξετάστηκε με φασματοσκοπία απορρόφησης ορατής υπεριώδους ακτινοβολίας σε διάφορα χρονικά σημεία.Όπως φαίνεται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 9, ελαφρές αλλαγές στις ζώνες απορρόφησης RuDA-NP παρατηρήθηκαν στο PBS σε pH 7,4/9,0, FBS και DMEM, υποδεικνύοντας εξαιρετική σταθερότητα του RuDA-NP.Ωστόσο, σε όξινο μέσο (ρΝ = 5,4) βρέθηκε υδρόλυση του Μεταλλεύματος.Αξιολογήσαμε επίσης περαιτέρω τη σταθερότητα των RuDA και RuDA-NP χρησιμοποιώντας μεθόδους υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης (HPLC).Όπως φαίνεται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 10, το RuDA ήταν σταθερό σε ένα μείγμα μεθανόλης και νερού (50/50, ν/ν) για την πρώτη ώρα και παρατηρήθηκε υδρόλυση μετά από 4 ώρες.Ωστόσο, μόνο μια ευρεία κοίλη-κυρτή κορυφή παρατηρήθηκε για τα NP RuDA.Ως εκ τούτου, χρησιμοποιήθηκε χρωματογραφία διείσδυσης γέλης (GPC) για την αξιολόγηση της σταθερότητας των RuDA NPs σε PBS (pH = 7,4).Όπως φαίνεται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 11, μετά από 8 ώρες επώασης υπό τις δοκιμασμένες συνθήκες, το ύψος κορυφής, το πλάτος κορυφής και η περιοχή κορυφής του NP RuDA δεν άλλαξαν σημαντικά, υποδεικνύοντας εξαιρετική σταθερότητα του NP RuDA.Επιπλέον, οι εικόνες TEM έδειξαν ότι η μορφολογία των νανοσωματιδίων RuDA-NP παρέμεινε ουσιαστικά αμετάβλητη μετά από 24 ώρες σε αραιωμένο ρυθμιστικό διάλυμα PBS (pH = 7,4, Συμπληρωματικό Σχ. 12).
Επειδή η αυτοσυναρμολόγηση μπορεί να προσδώσει διαφορετικά λειτουργικά και χημικά χαρακτηριστικά στο μετάλλευμα, παρατηρήσαμε την απελευθέρωση 9,10-ανθρακενοδιυλδις(μεθυλενο)διμαλονικού οξέος (ABDA, δείκτης 1O2) σε μείγματα μεθανόλης-νερού.Μετάλλευμα με διαφορετική περιεκτικότητα σε νερό50.Όπως φαίνεται στο Σχήμα 2Δ και στο Συμπληρωματικό Σχήμα 13, δεν παρατηρήθηκε υποβάθμιση του ABDA όταν η περιεκτικότητα σε νερό ήταν κάτω από 20%.Με αύξηση της υγρασίας στο 40%, σημειώθηκε υποβάθμιση του ABDA, όπως αποδεικνύεται από τη μείωση της έντασης του φθορισμού ABDA.Έχει επίσης παρατηρηθεί ότι η υψηλότερη περιεκτικότητα σε νερό οδηγεί σε ταχύτερη αποικοδόμηση, υποδηλώνοντας ότι η αυτοσυναρμολόγηση του RuDA είναι απαραίτητη και ευεργετική για την υποβάθμιση του ABDA.Αυτό το φαινόμενο είναι πολύ διαφορετικό από τα σύγχρονα χρωμοφόρα ACQ (συσσωμάτωση-επαγόμενη απόσβεση).Όταν ακτινοβολείται με λέιζερ με μήκος κύματος 808 nm, η κβαντική απόδοση του 1O2 RuDA σε ένα μείγμα 98% H2O/2% DMF είναι 16,4%, που είναι 82 φορές υψηλότερη από αυτή του ICG (ΦΔ = 0,2%)51, επιδεικνύοντας μια αξιοσημείωτη απόδοση παραγωγής 1O2 RuDA στην κατάσταση συσσώρευσης.
Περιστροφές ηλεκτρονίων χρησιμοποιώντας 2,2,6,6-τετραμεθυλ-4-πιπεριδινόνη (TEMP) και 5,5-διμεθυλ-1-πυρρολινικό Ν-οξείδιο (DMPO) ως παγίδες περιστροφής Φασματοσκοπία συντονισμού (ESR) χρησιμοποιήθηκε για την ταυτοποίηση του προκύπτοντος είδους AFK.από RuDA.Όπως φαίνεται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 14, έχει επιβεβαιωθεί ότι το 1O2 παράγεται σε χρόνους ακτινοβολίας μεταξύ 0 και 4 λεπτών.Επιπλέον, όταν το RuDA επωάστηκε με DMPO υπό ακτινοβόληση, ανιχνεύθηκε ένα τυπικό σήμα EPR τεσσάρων γραμμών του προϊόντος προσθήκης DMPO-OH· 1:2:2:1, υποδεικνύοντας το σχηματισμό ριζών υδροξυλίου (ΟΗ·).Συνολικά, τα παραπάνω αποτελέσματα καταδεικνύουν την ικανότητα του RuDA να διεγείρει την παραγωγή ROS μέσω μιας διαδικασίας φωτοευαισθητοποίησης διπλού τύπου Ι/ΙΙ.
Για την καλύτερη κατανόηση των ηλεκτρονικών ιδιοτήτων του RuDA σε μονομερείς και αθροιστικές μορφές, υπολογίστηκαν τα οριακά μοριακά τροχιακά του RuDA σε μονομερείς και διμερείς μορφές χρησιμοποιώντας τη μέθοδο DFT.Όπως φαίνεται στο σχ.3Α, το υψηλότερο κατειλημμένο μοριακό τροχιακό (HOMO) του μονομερούς RuDA αποεντοπίζεται κατά μήκος της ραχοκοκαλιάς του συνδέτη και το χαμηλότερο μη κατειλημμένο μοριακό τροχιακό (LUMO) κεντράρεται στη μονάδα δέκτη TDP.Αντίθετα, η πυκνότητα ηλεκτρονίων στο διμερές HOMO συγκεντρώνεται στον συνδέτη ενός μορίου RuDA, ενώ η πυκνότητα ηλεκτρονίων στο LUMO συγκεντρώνεται κυρίως στη μονάδα δέκτη ενός άλλου μορίου RuDA, πράγμα που δείχνει ότι το RuDA βρίσκεται στο διμερές.Χαρακτηριστικά του CT.
A Τα HOMO και LUMO του Ore υπολογίζονται σε μονομερή και διμερή μορφή.Β Ενιαίο και τριπλό ενεργειακό επίπεδο μεταλλεύματος σε μονομερή και διμερή.C Εκτιμώμενα επίπεδα RuDA και πιθανών καναλιών ISC ως μονομερή C και διμερή D. Τα βέλη υποδεικνύουν πιθανά κανάλια ISC.
Η κατανομή των ηλεκτρονίων και των οπών στις διεγερμένες καταστάσεις απλής χαμηλής ενέργειας του RuDA σε μονομερείς και διμερείς μορφές αναλύθηκε χρησιμοποιώντας το λογισμικό Multiwfn 3.852.53, το οποίο υπολογίστηκε με τη μέθοδο TD-DFT.Όπως αναφέρεται στην πρόσθετη ετικέτα.Όπως φαίνεται στα Σχήματα 1-2, οι μονομερείς οπές RDA είναι ως επί το πλείστον αποεντοπισμένες κατά μήκος της ραχοκοκαλιάς του συνδέτη σε αυτές τις διεγερμένες καταστάσεις με μονήρη, ενώ τα ηλεκτρόνια βρίσκονται κυρίως στην ομάδα TDP, επιδεικνύοντας τα ενδομοριακά χαρακτηριστικά της CT.Επιπλέον, για αυτές τις διεγερμένες καταστάσεις μονής, υπάρχει περισσότερο ή λιγότερο επικάλυψη μεταξύ οπών και ηλεκτρονίων, υποδηλώνοντας ότι αυτές οι διεγερμένες καταστάσεις μονής συνεισφέρουν κάποια από την τοπική διέγερση (LE).Για τα διμερή, εκτός από τα ενδομοριακά χαρακτηριστικά CT και LE, παρατηρήθηκε μια ορισμένη αναλογία διαμοριακών χαρακτηριστικών CT στις αντίστοιχες καταστάσεις, ειδικά S3, S4, S7 και S8, με βάση τη διαμοριακή ανάλυση CT, με κύριες τις διαμοριακές μεταβάσεις CT. (Συμπληρωματικός Πίνακας).3).
Για να κατανοήσουμε καλύτερα τα πειραματικά αποτελέσματα, διερευνήσαμε περαιτέρω τις ιδιότητες των διεγερμένων καταστάσεων RuDA για να διερευνήσουμε τις διαφορές μεταξύ μονομερών και διμερών (Συμπληρωματικοί πίνακες 4-5).Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3Β, τα επίπεδα ενέργειας των διεγερμένων καταστάσεων μονής και τριπλής του διμερούς είναι πολύ πιο πυκνά από εκείνα του μονομερούς, γεγονός που βοηθά στη μείωση του ενεργειακού χάσματος μεταξύ S1 και Tn. Έχει αναφερθεί ότι οι μεταβάσεις ISC θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν εντός μικρού ενεργειακού χάσματος (ΔES1-Tn < 0,3 eV) μεταξύ S1 και Tn54. Έχει αναφερθεί ότι οι μεταβάσεις ISC θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν μέσα σε ένα μικρό ενεργειακό χάσμα (ΔES1-Tn < 0,3 eV) μεταξύ S1 και Tn54. Сообщалось, что переходы ISC θα μπορούσε να πραγματοποιήσει πριν από τις μη μεγάλες ενεργειακές δυνάμεις (ΔES1-Tn <0,3 эВ) μεταξύ S1 και Tn54. Έχει αναφερθεί ότι οι μεταβάσεις ISC μπορούν να πραγματοποιηθούν μέσα σε ένα μικρό ενεργειακό χάσμα (ΔES1-Tn <0,3 eV) μεταξύ S1 και 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。 Сообщалось, что μετάβαση ISC μπορεί να πραγματοποιηθεί πριν από την μικρή ενέργεια (ΔES1-Tn < 0,3 эВ) μεταξύ S1 και Tn54. Έχει αναφερθεί ότι η μετάβαση ISC μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσα σε ένα μικρό ενεργειακό χάσμα (ΔES1-Tn < 0,3 eV) μεταξύ S1 και Tn54.Επιπλέον, μόνο ένα τροχιακό, κατειλημμένο ή μη, πρέπει να διαφέρει σε δεσμευμένες καταστάσεις μονής και τριπλής για να παρέχει ένα μη μηδενικό ολοκλήρωμα SOC.Έτσι, με βάση την ανάλυση της ενέργειας διέγερσης και της τροχιακής μετάπτωσης, όλα τα πιθανά κανάλια της μετάβασης ISC φαίνονται στα Σχ.3C,D.Συγκεκριμένα, μόνο ένα κανάλι ISC είναι διαθέσιμο στο μονομερές, ενώ η διμερής μορφή έχει τέσσερα κανάλια ISC που μπορούν να ενισχύσουν τη μετάβαση ISC.Επομένως, είναι λογικό να υποθέσουμε ότι όσο περισσότερα μόρια RuDA συγκεντρώνονται, τόσο πιο προσιτά θα είναι τα κανάλια ISC.Ως εκ τούτου, τα συσσωματώματα RuDA μπορούν να σχηματίσουν ηλεκτρονικές δομές δύο ζωνών στις καταστάσεις μονής και τριπλής, μειώνοντας το ενεργειακό χάσμα μεταξύ S1 και διαθέσιμου Tn, αυξάνοντας έτσι την απόδοση του ISC για τη διευκόλυνση της παραγωγής 1O2.
Για να αποσαφηνιστεί περαιτέρω ο υποκείμενος μηχανισμός, συνθέσαμε μια ένωση αναφοράς του συμπλόκου arene-Ru(II) (RuET) αντικαθιστώντας δύο αιθυλομάδες με δύο τριφαινυλαμινοφαινυλικές ομάδες στο RuDA (Εικ. 4Α, για πλήρη χαρακτηρισμό, βλέπε ESI, Συμπληρωματικό 15 -21 ) Από δότη (διαιθυλαμίνη) έως δέκτη (TDF), το RuET έχει τα ίδια ενδομοριακά χαρακτηριστικά CT με το RuDA.Όπως ήταν αναμενόμενο, το φάσμα απορρόφησης του RuET σε DMF έδειξε μια ζώνη μεταφοράς φορτίου χαμηλής ενέργειας με ισχυρή απορρόφηση στην περιοχή εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας στην περιοχή των 600–1100 nm (Εικ. 4Β).Επιπλέον, η συσσώρευση RuET παρατηρήθηκε επίσης με αυξανόμενη περιεκτικότητα σε νερό, η οποία αντικατοπτρίστηκε στη μετατόπιση προς το κόκκινο του μέγιστου απορρόφησης, η οποία επιβεβαιώθηκε περαιτέρω από την υγρή απεικόνιση AFM (Συμπληρωματικό Σχ. 22).Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το RuET, όπως και το RuDA, μπορεί να σχηματίσει ενδομοριακές καταστάσεις και να αυτοσυναρμολογηθεί σε συσσωματωμένες δομές.
Χημική δομή του RuET.B Φάσματα απορρόφησης RuET σε μείγματα διαφόρων αναλογιών DMF και νερού.Οικόπεδα C EIS Nyquist για RuDA και RuET.Αποκρίσεις φωτορεύματος D των RuDA και RuET υπό τη δράση ακτινοβολίας λέιζερ με μήκος κύματος 808 nm.
Η φωτοαποικοδόμηση του ABDA παρουσία RuET αξιολογήθηκε με ακτινοβολία με λέιζερ μήκους κύματος 808 nm.Παραδόξως, δεν παρατηρήθηκε αποικοδόμηση του ABDA σε διάφορα κλάσματα νερού (Συμπληρωματικό Σχήμα 23).Ένας πιθανός λόγος είναι ότι το RuET δεν μπορεί να σχηματίσει αποτελεσματικά μια συνδεδεμένη ηλεκτρονική δομή επειδή η αιθυλική αλυσίδα δεν προάγει την αποτελεσματική διαμοριακή μεταφορά φορτίου.Ως εκ τούτου, πραγματοποιήθηκαν φασματοσκοπία ηλεκτροχημικής σύνθετης αντίστασης (EIS) και μετρήσεις παροδικού φωτορεύματος για να συγκριθούν οι φωτοηλεκτροχημικές ιδιότητες των RuDA και RuET.Σύμφωνα με την γραφική παράσταση Nyquist (Εικόνα 4C), το RuDA δείχνει πολύ μικρότερη ακτίνα από το RuET, πράγμα που σημαίνει ότι το RuDA56 έχει ταχύτερη διαμοριακή μεταφορά ηλεκτρονίων και καλύτερη αγωγιμότητα.Επιπλέον, η πυκνότητα φωτορεύματος του RuDA είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του RuET (Εικ. 4D), επιβεβαιώνοντας την καλύτερη απόδοση μεταφοράς φορτίου του RuDA57.Έτσι, η φαινυλική ομάδα της τριφαινυλαμίνης στο Ore παίζει σημαντικό ρόλο στην παροχή διαμοριακής μεταφοράς φορτίου και στο σχηματισμό μιας ηλεκτρονικής δομής με ζώνη.
Για να αυξήσουμε τη συσσώρευση όγκου και τη βιοσυμβατότητα in vivo, ενθυλακώσαμε περαιτέρω το RuDA με το F127.Η μέση υδροδυναμική διάμετρος των RuDA-NP προσδιορίστηκε ότι είναι 123,1 nm με στενή κατανομή (PDI = 0,089) χρησιμοποιώντας τη μέθοδο δυναμικής σκέδασης φωτός (DLS) (Εικόνα 5Α), η οποία προήγαγε τη συσσώρευση όγκου αυξάνοντας τη διαπερατότητα και τη συγκράτηση.EPR) αποτέλεσμα.Οι εικόνες TEM έδειξαν ότι τα Ore NPs έχουν ομοιόμορφο σφαιρικό σχήμα με μέση διάμετρο 86 nm.Συγκεκριμένα, το μέγιστο απορρόφησης των RuDA-NP εμφανίστηκε στα 800 nm (Συμπληρωματικό Σχήμα 24), υποδεικνύοντας ότι τα RuDA-NP μπορεί να διατηρήσουν τις λειτουργίες και τις ιδιότητες των αυτοσυναρμολογούμενων RuDA.Η υπολογιζόμενη κβαντική απόδοση ROS για το NP Ore είναι 15,9%, το οποίο είναι συγκρίσιμο με το Ore Οι φωτοθερμικές ιδιότητες των RuDA NPs μελετήθηκαν υπό τη δράση ακτινοβολίας λέιζερ με μήκος κύματος 808 nm χρησιμοποιώντας κάμερα υπερύθρων.Όπως φαίνεται στο σχ.5B,C, η ομάδα ελέγχου (μόνο PBS) παρουσίασε μια ελαφρά αύξηση στη θερμοκρασία, ενώ η θερμοκρασία του διαλύματος RuDA-NPs αυξήθηκε γρήγορα με την αύξηση της θερμοκρασίας (ΔT) στους 15,5, 26,1 και 43,0°C.Οι υψηλές συγκεντρώσεις ήταν 25, 50 και 100 μΜ, αντίστοιχα, γεγονός που υποδηλώνει ισχυρή φωτοθερμική επίδραση των RuDA NPs.Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις του κύκλου θέρμανσης/ψύξης για να αξιολογηθεί η φωτοθερμική σταθερότητα του RuDA-NP και να συγκριθούν με το ICG.Η θερμοκρασία των Ore NPs δεν μειώθηκε μετά από πέντε κύκλους θέρμανσης/ψύξης (Εικ. 5D), γεγονός που δείχνει την εξαιρετική φωτοθερμική σταθερότητα των Ore NPs.Αντίθετα, το ICG εμφανίζει χαμηλότερη φωτοθερμική σταθερότητα όπως φαίνεται από την προφανή εξαφάνιση του φωτοθερμικού οροπεδίου θερμοκρασίας κάτω από τις ίδιες συνθήκες.Σύμφωνα με την προηγούμενη μέθοδο58, η απόδοση φωτοθερμικής μετατροπής (PCE) του RuDA-NP υπολογίστηκε ως 24,2%, που είναι υψηλότερη από τα υπάρχοντα φωτοθερμικά υλικά όπως οι νανοράβδοι χρυσού (21,0%) και τα νανοκελύφη χρυσού (13,0%)59.Έτσι, το NP Ore εμφανίζει εξαιρετικές φωτοθερμικές ιδιότητες, γεγονός που τα καθιστά πολλά υποσχόμενα PTT παράγοντες.
Ανάλυση εικόνων DLS και TEM των RuDA NPs (inset).B Θερμικές εικόνες διαφόρων συγκεντρώσεων RuDA NP που εκτίθενται σε ακτινοβολία λέιζερ σε μήκος κύματος 808 nm (0,5 W cm-2).C Καμπύλες φωτοθερμικής μετατροπής διαφόρων συγκεντρώσεων μεταλλευμάτων NPs, που αποτελούν ποσοτικά δεδομένα.B. D Αύξηση θερμοκρασίας ORE NP και ICG σε 5 κύκλους θέρμανσης-ψύξης.
Η φωτοκυτταροτοξικότητα των RuDA NPs έναντι των ανθρώπινων καρκινικών κυττάρων του μαστού MDA-MB-231 αξιολογήθηκε in vitro.Όπως φαίνεται στο σχ.Τα 6A, B, RuDA-NPs και RuDA εμφάνισαν αμελητέα κυτταροτοξικότητα απουσία ακτινοβολίας, υποδηλώνοντας χαμηλότερη σκοτεινή τοξικότητα των RuDA-NPs και RuDA.Ωστόσο, μετά από έκθεση σε ακτινοβολία λέιζερ σε μήκος κύματος 808 nm, τα NP RuDA και RuDA έδειξαν ισχυρή φωτοκυτταροτοξικότητα έναντι των καρκινικών κυττάρων MDA-MB-231 με τιμές IC50 (μισή-μέγιστη ανασταλτική συγκέντρωση) 5,4 και 9,4 μM, αντίστοιχα, που δείχνουν ότι το RuDA-NP και το RuDA έχουν δυνατότητες για φωτοθεραπεία καρκίνου.Επιπλέον, η φωτοκυτταροτοξικότητα των RuDA-NP και RuDA διερευνήθηκε περαιτέρω παρουσία βιταμίνης C (Vc), ενός καθαριστή ROS, για να διαλευκανθεί ο ρόλος του ROS στην κυτταροτοξικότητα που προκαλείται από το φως.Προφανώς, η βιωσιμότητα των κυττάρων αυξήθηκε μετά την προσθήκη του Vc και οι τιμές IC50 των RuDA και RuDA NPs ήταν 25,7 και 40,0 μM, αντίστοιχα, γεγονός που αποδεικνύει τον σημαντικό ρόλο του ROS στη φωτοκυτταροτοξικότητα των RuDA και RuDA NPs.Επαγόμενη από το φως κυτταροτοξικότητα των RuDA-NPs και RuDA σε καρκινικά κύτταρα MDA-MB-231 με χρώση ζωντανών/νεκρών κυττάρων χρησιμοποιώντας καλσεΐνη AM (πράσινος φθορισμός για ζωντανά κύτταρα) και ιωδιούχο προπίδιο (PI, ερυθρός φθορισμός για νεκρά κύτταρα).επιβεβαιώνεται από κύτταρα) ως ανιχνευτές φθορισμού.Όπως φαίνεται στο Σχήμα 6Γ, τα κύτταρα που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με RuDA-NP ή RuDA παρέμειναν βιώσιμα χωρίς ακτινοβολία, όπως αποδεικνύεται από τον έντονο πράσινο φθορισμό.Αντίθετα, υπό ακτινοβολία λέιζερ, παρατηρήθηκε μόνο κόκκινος φθορισμός, ο οποίος επιβεβαιώνει την αποτελεσματική φωτοκυτταροτοξικότητα των RuDA ή RuDA NPs.Είναι αξιοσημείωτο ότι εμφανίστηκε πράσινος φθορισμός με την προσθήκη Vc, γεγονός που υποδηλώνει παραβίαση της φωτοκυτταροτοξικότητας των RuDA και RuDA NPs.Αυτά τα αποτελέσματα είναι σύμφωνα με in vitro προσδιορισμούς φωτοκυτταροτοξικότητας.
Δοσοεξαρτώμενη βιωσιμότητα κυττάρων Α RuDA- και Β RuDA-NP σε κύτταρα MDA-MB-231 παρουσία ή απουσία Vc (0,5 mM), αντίστοιχα.Γραμμές σφάλματος, μέση ± τυπική απόκλιση (n = 3). Μη ζεύγη, διπλής όψης t τεστ *p < 0,05, **p < 0,01 και ***p < 0,001. Μη ζεύγη, διπλής όψης t τεστ *p < 0,05, **p < 0,01 και ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Μη ζευγαρωμένες δύο ουρές t-test *p<0,05, **p<0,01 και ***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-testы *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Μη ζευγαρωμένες δύο ουρές t-test *p<0,05, **p<0,01 και ***p<0,001.C Ανάλυση χρώσης ζωντανών/νεκρών κυττάρων χρησιμοποιώντας καλσεΐνη ΑΜ και ιωδιούχο προπίδιο ως φθορίζοντες ανιχνευτές.Μπάρα κλίμακας: 30 μm.Εμφανίζονται αντιπροσωπευτικές εικόνες τριών βιολογικών επαναλήψεων από κάθε ομάδα.D Συνεστιακές εικόνες φθορισμού παραγωγής ROS σε κύτταρα MDA-MB-231 υπό διαφορετικές συνθήκες επεξεργασίας.Ο πράσινος φθορισμός DCF υποδηλώνει την παρουσία ROS.Ακτινοβολήστε με λέιζερ με μήκος κύματος 808 nm με ισχύ 0,5 W/cm2 για 10 λεπτά (300 J/cm2).Μπάρα κλίμακας: 30 μm.Εμφανίζονται αντιπροσωπευτικές εικόνες τριών βιολογικών επαναλήψεων από κάθε ομάδα.Ε Ανάλυση θεραπείας με κυτταρομετρία ροής RuDA-NPs (50 μΜ) ή RuDA (50 μΜ) με ή χωρίς λέιζερ 808 nm (0,5 W cm-2) παρουσία και απουσία Vc (0,5 mM) για 10 λεπτά.Εμφανίζονται αντιπροσωπευτικές εικόνες τριών βιολογικών επαναλήψεων από κάθε ομάδα.F Nrf-2, HSP70 και HO-1 κυττάρων MDA-MB-231 που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με RuDA-NPs (50 μΜ) με ή χωρίς ακτινοβολία λέιζερ 808 nm (0,5 W cm-2, 10 λεπτά, 300 J cm-2), κύτταρα εκφράζουν 2).Εμφανίζονται αντιπροσωπευτικές εικόνες δύο βιολογικών επαναλήψεων από κάθε ομάδα.
Η ενδοκυτταρική παραγωγή ROS σε κύτταρα MDA-MB-231 εξετάστηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο χρώσης με διοξική 2,7-διχλωροδιϋδροφθοροσκεΐνη (DCFH-DA).Όπως φαίνεται στο σχ.6D, τα κύτταρα που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με RuDA-NPs ή RuDA εμφάνισαν διακριτό πράσινο φθορισμό όταν ακτινοβολήθηκαν με το λέιζερ 808 nm, υποδεικνύοντας ότι τα RuDA-NPs και RuDA έχουν αποτελεσματική ικανότητα να δημιουργούν ROS.Αντίθετα, απουσία φωτός ή παρουσία Vc, παρατηρήθηκε μόνο ένα ασθενές φθορίζον σήμα των κυττάρων, το οποίο έδειχνε ελαφρό σχηματισμό ROS.Τα ενδοκυτταρικά επίπεδα ROS σε κύτταρα RuDA-NP και κύτταρα MDA-MB-231 που υπέστησαν αγωγή με RuDA προσδιορίστηκαν περαιτέρω με κυτταρομετρία ροής.Όπως φαίνεται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 25, η μέση ένταση φθορισμού (MFI) που δημιουργήθηκε από RuDA-NPs και RuDA υπό ακτινοβολία λέιζερ 808 nm αυξήθηκε σημαντικά κατά περίπου 5,1 και 4,8 φορές, αντίστοιχα, σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου, επιβεβαιώνοντας τον εξαιρετικό σχηματισμό τους AFK.χωρητικότητα.Ωστόσο, τα ενδοκυτταρικά επίπεδα ROS σε κύτταρα RuDA-NP ή MDA-MB-231 που υποβλήθηκαν σε αγωγή με RuDA ήταν συγκρίσιμα μόνο με μάρτυρες χωρίς ακτινοβολία λέιζερ ή παρουσία Vc, παρόμοια με τα αποτελέσματα της ανάλυσης συνεστιακού φθορισμού.
Έχει αποδειχθεί ότι τα μιτοχόνδρια είναι ο κύριος στόχος των συμπλεγμάτων Ru(II)-arene60.Ως εκ τούτου, διερευνήθηκε ο υποκυτταρικός εντοπισμός των RuDA και RuDA-NPs.Όπως φαίνεται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 26, τα RuDA και RuDA-NP δείχνουν παρόμοια προφίλ κυτταρικής κατανομής με την υψηλότερη συσσώρευση στα μιτοχόνδρια (62,5 ± 4,3 και 60,4 ± 3,6 ng/mg πρωτεΐνης, αντίστοιχα).Ωστόσο, μόνο μια μικρή ποσότητα Ru βρέθηκε στα πυρηνικά κλάσματα Ore και NP Ore (3,5 και 2,1%, αντίστοιχα).Το υπόλοιπο κυτταρικό κλάσμα περιείχε υπολειμματικό ρουθήνιο: 31,7% (30,6 ± 3,4 ng/mg πρωτεΐνη) για το RuDA και 42,9% (47,2 ± 4,5 ng/mg πρωτεΐνη) για τα RuDA-NPs.Γενικά, το Ore και το NP Ore συσσωρεύονται κυρίως στα μιτοχόνδρια.Για την αξιολόγηση της μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας, χρησιμοποιήσαμε χρώση JC-1 και MitoSOX Red για να αξιολογήσουμε το δυναμικό της μιτοχονδριακής μεμβράνης και την ικανότητα παραγωγής υπεροξειδίου, αντίστοιχα.Όπως φαίνεται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 27, παρατηρήθηκε έντονος πράσινος (JC-1) και κόκκινος (MitoSOX Red) φθορισμός σε κύτταρα που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με RuDA και RuDA-NPs κάτω από ακτινοβολία λέιζερ 808 nm, υποδεικνύοντας ότι τόσο τα RuDA όσο και τα RuDA-NP είναι εξαιρετικά φθορισμού Μπορεί να προκαλέσει αποτελεσματικά την αποπόλωση της μιτοχονδριακής μεμβράνης και την παραγωγή υπεροξειδίου.Επιπλέον, ο μηχανισμός του κυτταρικού θανάτου προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας ανάλυση βασισμένη στην κυτταρομετρία ροής της αννεξίνης V-FITC/ιωδιούχου προπιδίου (ΡΙ).Όπως φαίνεται στο Σχήμα 6Ε, όταν ακτινοβολήθηκαν με λέιζερ 808 nm, το RuDA και το RuDA-NP προκάλεσαν σημαντικά αυξημένο ρυθμό πρώιμης απόπτωσης (κάτω δεξί τεταρτημόριο) στα κύτταρα MDA-MB-231 σε σύγκριση με το PBS ή το PBS plus laser.επεξεργασμένα κύτταρα.Ωστόσο, όταν προστέθηκε Vc, το ποσοστό απόπτωσης των RuDA και RuDA-NP μειώθηκε σημαντικά από 50,9% και 52,0% σε 15,8% και 17,8%, αντίστοιχα, γεγονός που επιβεβαιώνει τον σημαντικό ρόλο του ROS στη φωτοκυτταροτοξικότητα των RuDA και RuDA-NP..Επιπλέον, παρατηρήθηκαν ελαφρά νεκρωτικά κύτταρα σε όλες τις ομάδες που εξετάστηκαν (άνω αριστερό τεταρτημόριο), υποδηλώνοντας ότι η απόπτωση μπορεί να είναι η κυρίαρχη μορφή κυτταρικού θανάτου που προκαλείται από RuDA και RuDA-NPs.
Δεδομένου ότι η βλάβη από το οξειδωτικό στρες είναι ένας κύριος καθοριστικός παράγοντας της απόπτωσης, ο πυρηνικός παράγοντας που σχετίζεται με τον ερυθροειδή 2, παράγοντα 2 (Nrf2) 62, έναν βασικό ρυθμιστή του αντιοξειδωτικού συστήματος, διερευνήθηκε στο MDA-MB-231 που υποβλήθηκε σε θεραπεία με RuDA-NPs.Μηχανισμός δράσης των RuDA NPs που προκαλούνται από ακτινοβολία.Ταυτόχρονα, ανιχνεύθηκε επίσης έκφραση της κατάντη πρωτεΐνης αίμης οξυγενάσης 1 (HO-1).Όπως φαίνεται στο Σχήμα 6F και στο Συμπληρωματικό Σχήμα 29, η φωτοθεραπεία με τη μεσολάβηση RuDA-NP αύξησε τα επίπεδα έκφρασης Nrf2 και HO-1 σε σύγκριση με την ομάδα PBS, υποδεικνύοντας ότι τα RuDA-NPs μπορεί να διεγείρουν μονοπάτια σηματοδότησης οξειδωτικού στρες.Επιπλέον, για τη μελέτη της φωτοθερμικής επίδρασης του RuDA-NPs63, αξιολογήθηκε επίσης η έκφραση της πρωτεΐνης θερμικού σοκ Hsp70.Είναι σαφές ότι κύτταρα που υποβλήθηκαν σε αγωγή με ακτινοβολία λέιζερ RuDA-NPs + 808 nm παρουσίασαν αυξημένη έκφραση της Hsp70 σε σύγκριση με τις άλλες δύο ομάδες, αντανακλώντας μια κυτταρική απόκριση στην υπερθερμία.
Τα αξιοσημείωτα in vitro αποτελέσματα μας ώθησαν να διερευνήσουμε την in vivo απόδοση του RuDA-NP σε γυμνά ποντίκια με όγκους MDA-MB-231.Η κατανομή στους ιστούς των RuDA NPs μελετήθηκε με τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε ρουθηνίου στο ήπαρ, την καρδιά, τον σπλήνα, τους νεφρούς, τους πνεύμονες και τους όγκους.Όπως φαίνεται στο σχ.7Α, η μέγιστη περιεκτικότητα σε Ore NPs σε φυσιολογικά όργανα εμφανίστηκε κατά τον πρώτο χρόνο παρατήρησης (4 ώρες), ενώ η μέγιστη περιεκτικότητα προσδιορίστηκε σε ιστούς όγκου 8 ώρες μετά την ένεση, πιθανώς λόγω των NPs του Ore.Επίδραση EPR του LF.Σύμφωνα με τα αποτελέσματα κατανομής, η βέλτιστη διάρκεια επεξεργασίας με μετάλλευμα NP λήφθηκε 8 ώρες μετά τη χορήγηση.Για να επεξηγηθεί η διαδικασία συσσώρευσης των RuDA-NPs σε θέσεις όγκου, οι φωτοακουστικές (PA) ιδιότητες των RuDA-NPs παρακολουθήθηκαν καταγράφοντας τα σήματα PA των RuDA-NPs σε διαφορετικούς χρόνους μετά την ένεση.Πρώτον, το σήμα PA του RuDA-NP in vivo αξιολογήθηκε με καταγραφή εικόνων PA μιας θέσης όγκου μετά από ενδοογκική ένεση RuDA-NP.Όπως φαίνεται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 30, τα RuDA-NPs έδειξαν ισχυρό σήμα PA και υπήρχε θετική συσχέτιση μεταξύ της συγκέντρωσης RuDA-NP και της έντασης του σήματος PA (Συμπληρωματικό Σχήμα 30Α).Στη συνέχεια, in vivo εικόνες PA των θέσεων όγκου καταγράφηκαν μετά από ενδοφλέβια ένεση RuDA και RuDA-NP σε διαφορετικά χρονικά σημεία μετά την ένεση.Όπως φαίνεται στο Σχήμα 7Β, το σήμα PA των RuDA-NPs από τη θέση του όγκου σταδιακά αυξήθηκε με το χρόνο και έφτασε σε επίπεδο 8 ώρες μετά την ένεση, σύμφωνα με τα αποτελέσματα κατανομής ιστού που προσδιορίστηκαν με ανάλυση ICP-MS.Σε σχέση με το RuDA (Συμπληρωματικό Σχήμα 30Β), η μέγιστη ένταση σήματος PA εμφανίστηκε 4 ώρες μετά την ένεση, υποδεικνύοντας έναν γρήγορο ρυθμό εισόδου του RuDA στον όγκο.Επιπλέον, διερευνήθηκε η απεκκριτική συμπεριφορά των RuDA και RuDA-NP με τον προσδιορισμό της ποσότητας ρουθηνίου στα ούρα και τα κόπρανα χρησιμοποιώντας ICP-MS.Η κύρια οδός αποβολής για το RuDA (Συμπληρωματικό Σχήμα 31) και τα RuDA-NPs (Εικ. 7C) είναι μέσω των κοπράνων και παρατηρήθηκε αποτελεσματική κάθαρση των RuDA και RuDA-NP κατά τη διάρκεια της περιόδου της μελέτης 8 ημερών, πράγμα που σημαίνει ότι το RuDA και τα RuDA-NPs μπορούν να αποβληθούν αποτελεσματικά από το σώμα χωρίς μακροχρόνια τοξικότητα.
Α. Η ex vivo κατανομή του RuDA-NP σε ιστούς ποντικού προσδιορίστηκε από την περιεκτικότητα σε Ru (ποσοστό της χορηγούμενης δόσης Ru (ID) ανά γραμμάριο ιστού) σε διαφορετικούς χρόνους μετά την ένεση.Τα δεδομένα είναι μέση ± τυπική απόκλιση (n = 3). Μη ζεύγη, διπλής όψης t τεστ *p < 0,05, **p < 0,01 και ***p < 0,001. Μη ζεύγη, διπλής όψης t τεστ *p < 0,05, **p < 0,01 και ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Μη ζευγαρωμένες δύο ουρές t-test *p<0,05, **p<0,01 και ***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-testы *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Μη ζευγαρωμένες δύο ουρές t-test *p<0,05, **p<0,01 και ***p<0,001.Β εικόνες ΡΑ θέσεων όγκου in vivo σε διέγερση 808 nm μετά από ενδοφλέβια χορήγηση RuDA-NPs (10 μmol kg-1) σε διαφορετικά χρονικά σημεία.Μετά από ενδοφλέβια χορήγηση RuDA NPs (10 μmol kg-1), το C Ru απεκκρίθηκε από ποντικούς με ούρα και κόπρανα σε διαφορετικά χρονικά διαστήματα.Τα δεδομένα είναι μέση ± τυπική απόκλιση (n = 3).
Η θερμαντική ικανότητα του RuDA-NP in vivo μελετήθηκε σε γυμνά ποντίκια με όγκους MDA-MB-231 και RuDA για σύγκριση.Όπως φαίνεται στο σχ.8Α και το συμπληρωματικό Σχ. 32, η ομάδα ελέγχου (αλατόνερο) έδειξε λιγότερη αλλαγή θερμοκρασίας (ΔT ≈ 3 °C) μετά από 10 λεπτά συνεχούς έκθεσης.Ωστόσο, η θερμοκρασία των RuDA-NPs και RuDA αυξήθηκε γρήγορα με μέγιστες θερμοκρασίες 55,2 και 49,9 °C, αντίστοιχα, παρέχοντας επαρκή υπερθερμία για in vivo θεραπεία καρκίνου.Η παρατηρούμενη αύξηση στην υψηλή θερμοκρασία για τα RuDA NPs (ΔT ≈ 24°C) σε σύγκριση με το RuDA (ΔT ≈ 19°C) μπορεί να οφείλεται στην καλύτερη διαπερατότητά του και στη συσσώρευσή του στους ιστούς όγκου λόγω του φαινομένου EPR.
Υπέρυθρες θερμικές εικόνες ποντικών με όγκους MDA-MB-231 που ακτινοβολήθηκαν με λέιζερ 808 nm σε διαφορετικούς χρόνους 8 ώρες μετά την ένεση.Εμφανίζονται αντιπροσωπευτικές εικόνες τεσσάρων βιολογικών επαναλήψεων από κάθε ομάδα.B Σχετικός όγκος όγκου και C Μέση μάζα όγκου διαφορετικών ομάδων ποντικών κατά τη διάρκεια της θεραπείας.D Καμπύλες σωματικού βάρους διαφορετικών ομάδων ποντικών.Ακτινοβολήστε με λέιζερ με μήκος κύματος 808 nm με ισχύ 0,5 W/cm2 για 10 λεπτά (300 J/cm2).Γραμμές σφάλματος, μέση ± τυπική απόκλιση (n = 3). Μη ζεύγη, διπλής όψης t τεστ *p < 0,05, **p < 0,01 και ***p < 0,001. Μη ζεύγη, διπλής όψης t τεστ *p < 0,05, **p < 0,01 και ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Μη ζευγαρωμένες δύο ουρές t-test *p<0,05, **p<0,01 και ***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-testы *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Μη ζευγαρωμένες δύο ουρές t-test *p<0,05, **p<0,01 και ***p<0,001. Εικόνες χρώσης E H&E κύριων οργάνων και όγκων από διαφορετικές ομάδες θεραπείας, συμπεριλαμβανομένων των ομάδων φυσιολογικού ορού, φυσιολογικού ορού + λέιζερ, RuDA, RuDA + λέιζερ, RuDA-NP και RuDA-NPs + Laser. Εικόνες χρώσης E H&E κύριων οργάνων και όγκων από διαφορετικές ομάδες θεραπείας, συμπεριλαμβανομένων των ομάδων φυσιολογικού ορού, φυσιολογικού ορού + λέιζερ, RuDA, RuDA + λέιζερ, RuDA-NP και RuDA-NPs + Laser. Εκτύπωση E H&E ανεπτυγμένων οργανισμών και απορρόφησης από την ομάδα των λεκένιων, συμπεριλαμβάνεται η ομάδα φυσιολογικής διαλύσεως, η σωματική διάλυση + λάζα, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs + RuDAN. Εικόνες χρώσης E H&E κύριων οργάνων και όγκων από διαφορετικές ομάδες θεραπείας, συμπεριλαμβανομένων των ομάδων φυσιολογικού ορού, φυσιολογικού ορού + laser, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs και 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-NPs 和RuDA-NPs + 激光组。来自不同治疗组的主要器官和肿瘤的E H&E Αποσυναρμολόγηση E H&E ανανεωμένοι οργανισμοί και απορρόφηση από την ομάδα των λέμενων, της φυσιολογικής διαλύσεως, της φυσιολογικής διαλύσεως + λάζερ, του RuDA, του RuDA + lazer, του RuDA-NPs και του RuDA-NPs + lazer. E H&E χρώση κύριων οργάνων και όγκων από διάφορες ομάδες θεραπείας, συμπεριλαμβανομένων φυσιολογικού ορού, φυσιολογικού ορού + laser, RuDA, RuDA + laser, RuDA-NPs και RuDA-NPs + laser.Μπάρα κλίμακας: 60 μm.
Η επίδραση της φωτοθεραπείας in vivo με RuDA και RuDA NPs αξιολογήθηκε στα οποία γυμνά ποντίκια με όγκους MDA-MB-231 εγχύθηκαν ενδοφλεβίως με RuDA ή RuDA NPs σε μια εφάπαξ δόση 10,0 μmol kg-1 μέσω της ουραία φλέβας και στη συνέχεια 8 ώρες μετά την ένεση.ακτινοβολία λέιζερ με μήκος κύματος 808 nm.Όπως φαίνεται στο Σχήμα 8Β, οι όγκοι του όγκου αυξήθηκαν σημαντικά στις ομάδες φυσιολογικού ορού και λέιζερ, υποδεικνύοντας ότι η ακτινοβολία φυσιολογικού ορού ή λέιζερ 808 είχε μικρή επίδραση στην ανάπτυξη του όγκου.Όπως και στην ομάδα φυσιολογικού ορού, ταχεία ανάπτυξη όγκου παρατηρήθηκε επίσης σε ποντίκια που έλαβαν θεραπεία με RuDA-NPs ή RuDA απουσία ακτινοβολίας με λέιζερ, αποδεικνύοντας τη χαμηλή τους σκοτεινή τοξικότητα.Αντίθετα, μετά την ακτινοβόληση με λέιζερ, τόσο η θεραπεία με RuDA-NP όσο και η θεραπεία με RuDA προκάλεσαν σημαντική υποχώρηση του όγκου με μειώσεις του όγκου του όγκου κατά 95,2% και 84,3%, αντίστοιχα, σε σύγκριση με την ομάδα που υποβλήθηκε σε αγωγή με φυσιολογικό ορό, υποδεικνύοντας εξαιρετική συνεργιστική PDT., με τη μεσολάβηση του φαινομένου RuDA/CHTV.– NP ή Ore Σε σύγκριση με το RuDA, τα RuDA NPs έδειξαν καλύτερο φωτοθεραπευτικό αποτέλεσμα, το οποίο οφειλόταν κυρίως στην επίδραση EPR των RuDA NPs.Τα αποτελέσματα αναστολής ανάπτυξης όγκου αξιολογήθηκαν περαιτέρω με το βάρος του όγκου που αποκόπηκε την ημέρα 15 της θεραπείας (Εικ. 8C και Συμπληρωματικό Σχήμα 33).Η μέση μάζα όγκου στα ποντίκια που έλαβαν RuDA-NP και στα ποντίκια που έλαβαν RuDA ήταν 0,08 και 0,27 g, αντίστοιχα, η οποία ήταν πολύ ελαφρύτερη από ό,τι στην ομάδα ελέγχου (1,43 g).
Επιπλέον, το σωματικό βάρος των ποντικών καταγραφόταν κάθε τρεις ημέρες για τη μελέτη της σκοτεινής τοξικότητας των RuDA-NPs ή RuDA in vivo.Όπως φαίνεται στο Σχήμα 8Δ, δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές στο σωματικό βάρος για όλες τις ομάδες θεραπείας. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε η χρώση με αιματοξυλίνη και ηωσίνη (Η&Ε) των κύριων οργάνων (καρδιά, ήπαρ, σπλήνα, πνεύμονας και νεφρός) από διαφορετικές ομάδες θεραπείας. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε η χρώση με αιματοξυλίνη και ηωσίνη (Η&Ε) των κύριων οργάνων (καρδιά, ήπαρ, σπλήνα, πνεύμονας και νεφρός) από διαφορετικές ομάδες θεραπείας. Кроме того, было проведено окрашивание gematoxilinom και эozinom (H&E) основных органов (сердца, печени, селезенки, легких и почек) из разных групп лечения. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε χρώση με αιματοξυλίνη και ηωσίνη (Η&Ε) των κύριων οργάνων (καρδιά, ήπαρ, σπλήνα, πνεύμονες και νεφροί) από διαφορετικές ομάδες θεραπείας.此外，对不同治疗组的主要器官（心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏）进脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏）进脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏）进脏、肝脏 (ΑΥΤΟΣ) Кроме того, проводили окрашивание gematoxilinom και эozinom (H&E) основных органов (сердца, печени, селезенки, легих и почек) во различных группах лечения. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε χρώση με αιματοξυλίνη και ηωσίνη (Η&Ε) των κύριων οργάνων (καρδιά, ήπαρ, σπλήνα, πνεύμονας και νεφρός) σε διαφορετικές ομάδες θεραπείας.Όπως φαίνεται στο Σχ.8Ε, οι εικόνες χρώσης H&E πέντε κύριων οργάνων από τις ομάδες RuDA-NPs και RuDA δεν εμφανίζουν εμφανείς ανωμαλίες ή βλάβες οργάνων. 8Ε, οι εικόνες χρώσης H&E πέντε κύριων οργάνων από τις ομάδες RuDA-NPs και RuDA δεν εμφανίζουν εμφανείς ανωμαλίες ή βλάβες οργάνων.Όπως φαίνεται στο σχ.8E, изображения окрашивания H&E пяти основных органиров од ομαδική ομάδα RuDA-NPs και RuDA δεν απομοντάρουν явных аномалий или повреждений органов. 8Ε, εικόνες χρώσης H&E πέντε κύριων οργάνων από τις ομάδες RuDA-NPs και RuDA δεν δείχνουν εμφανείς ανωμαλίες ή αλλοιώσεις οργάνων.如图8E 所示，来自RuDA-NPs 和RuDA 组的五个主要器官的H&E 染色图像没有显组的五个主要器官的H&E 染色图像没有显示官如图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 од групап RuDA-NPs και RuDA не показали явных аномалий или повреждения органов. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 8Ε, οι εικόνες χρώσης H&E των πέντε κύριων οργάνων από τις ομάδες RuDA-NPs και RuDA δεν έδειξαν εμφανείς ανωμαλίες ή βλάβες οργάνων.Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ούτε το RuDA-NP ούτε το RuDA έδειξαν σημάδια τοξικότητας in vivo. Επιπλέον, εικόνες χρώσης H&E όγκων έδειξαν ότι και οι δύο ομάδες RuDA + Laser και RuDA-NPs + Laser θα μπορούσαν να προκαλέσουν σοβαρή καταστροφή καρκινικών κυττάρων, καταδεικνύοντας την εξαιρετική in vivo φωτοθεραπευτική αποτελεσματικότητα των RuDA και RuDA-NPs. Επιπλέον, εικόνες χρώσης H&E όγκων έδειξαν ότι και οι δύο ομάδες RuDA + Laser και RuDA-NPs + Laser θα μπορούσαν να προκαλέσουν σοβαρή καταστροφή καρκινικών κυττάρων, καταδεικνύοντας την εξαιρετική in vivo φωτοθεραπευτική αποτελεσματικότητα των RuDA και RuDA-NPs.Επιπλέον, εικόνες όγκου με χρωματισμό με αιματοξυλίνη-ηωσίνη έδειξαν ότι και οι δύο ομάδες RuDA+Laser και RuDA-NPs+Laser μπορούν να προκαλέσουν σοβαρή καταστροφή καρκινικών κυττάρων, επιδεικνύοντας την ανώτερη φωτοθεραπευτική αποτελεσματικότητα των RuDA και RuDA-NP 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-NPs 的优异的体内光疗功效。此外 ， 肿瘤 的 & e 染色 显示 ， ruda + laser 和 ruda-nps + laser 组均 导致 的 癌细胞 破坏 ， 证明 了 ruda 和 ruda-nps 的 的 体内 光疗。。。。。。。。。。。。。 ....Επιπλέον, εικόνες όγκου με χρωματισμό με αιματοξυλίνη και ηωσίνη έδειξαν ότι και οι δύο ομάδες RuDA+Laser και RuDA-NPs+Laser κατέληξαν σε σοβαρή καταστροφή καρκινικών κυττάρων, επιδεικνύοντας ανώτερη φωτοθεραπευτική αποτελεσματικότητα των RuDA και RuDA-NP in vivo.
Συμπερασματικά, το οργανομεταλλικό σύμπλεγμα Ru(II)-arene (RuDA) με συνδετήρες τύπου DA σχεδιάστηκε για να διευκολύνει τη διαδικασία ISC χρησιμοποιώντας τη μέθοδο συσσωμάτωσης.Το συνθετικό RuDA μπορεί να αυτοσυναρμολογηθεί μέσω μη ομοιοπολικών αλληλεπιδράσεων για να σχηματίσει υπερμοριακά συστήματα που προέρχονται από το RuDA, διευκολύνοντας έτσι το σχηματισμό 1O2 και την αποτελεσματική φωτοθερμική μετατροπή για θεραπεία καρκίνου που προκαλείται από το φως.Είναι αξιοσημείωτο ότι το μονομερές RuDA δεν παρήγαγε 1O2 υπό ακτινοβολία λέιζερ στα 808 nm, αλλά θα μπορούσε να δημιουργήσει μεγάλη ποσότητα 1O2 στη συγκεντρωτική κατάσταση, αποδεικνύοντας τον ορθολογισμό και την αποτελεσματικότητα του σχεδιασμού μας.Μεταγενέστερες μελέτες έδειξαν ότι το υπερμοριακό συγκρότημα προσδίδει στο RuDA βελτιωμένες φωτοφυσικές και φωτοχημικές ιδιότητες, όπως απορρόφηση μετατόπισης ερυθρού και αντίσταση φωτολεύκανσης, οι οποίες είναι ιδιαίτερα επιθυμητές για την επεξεργασία PDT και PTT.Τόσο in vitro όσο και in vivo πειράματα έχουν δείξει ότι τα NP RuDA με καλή βιοσυμβατότητα και καλή συσσώρευση στον όγκο εμφανίζουν εξαιρετική αντικαρκινική δράση που προκαλείται από το φως κατά την ακτινοβολία λέιζερ σε μήκος κύματος 808 nm.Έτσι, τα RuDA NPs ως αποτελεσματικά διτροπικά υπερμοριακά αντιδραστήρια PDT/PTW θα εμπλουτίσουν το σύνολο των φωτοευαισθητοποιητών που ενεργοποιούνται σε μήκη κύματος άνω των 800 nm.Ο εννοιολογικός σχεδιασμός του υπερμοριακού συστήματος παρέχει μια αποτελεσματική οδό για φωτοευαισθητοποιητές που ενεργοποιούνται με NIR με εξαιρετικά φωτοευαισθητοποιητικά αποτελέσματα.
Όλα τα χημικά και οι διαλύτες ελήφθησαν από εμπορικούς προμηθευτές και χρησιμοποιήθηκαν χωρίς περαιτέρω καθαρισμό.Το RuCl3 αγοράστηκε από την Boren Precious Metals Co., Ltd. (Kunming, Κίνα).[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-φαινανθρολινο-5,6-διόνη) και 4,7-δις[4-(N,N-διφαινυλαμινο)φαινυλ]-5 Η ,6-Διαμινο-2,1,3-βενζοθειαδιαζόλη συντέθηκε σύμφωνα με προηγούμενες μελέτες64,65.Τα φάσματα NMR καταγράφηκαν σε φασματόμετρο Bruker Avance III-HD 600 MHz στο Κέντρο Αναλυτικών Δοκιμών του Πανεπιστημίου Southeastern χρησιμοποιώντας d6-DMSO ή CDCl3 ως διαλύτη.Οι χημικές μετατοπίσεις δ δίνονται σε ppm.σε σχέση με το τετραμεθυλοσιλάνιο και οι σταθερές αλληλεπίδρασης J δίνονται σε απόλυτες τιμές σε Hertz.Η φασματομετρία μάζας υψηλής ανάλυσης (HRMS) πραγματοποιήθηκε σε ένα όργανο Agilent 6224 ESI/TOF MS.Η στοιχειακή ανάλυση των C, Η και Ν πραγματοποιήθηκε σε στοιχειακό αναλυτή Vario MICROCHNOS (Elementar).Τα ορατά με υπεριώδη φάσματα μετρήθηκαν σε φασματοφωτόμετρο Shimadzu UV3600.Τα φάσματα φθορισμού καταγράφηκαν σε φασματοφθορόμετρο Shimadzu RF-6000.Τα φάσματα EPR καταγράφηκαν σε ένα όργανο Bruker EMXmicro-6/1.Η μορφολογία και η δομή των παρασκευασθέντων δειγμάτων μελετήθηκαν σε όργανα FEI Tecnai G20 (TEM) και Bruker Icon (AFM) που λειτουργούν σε τάση 200 kV.Η δυναμική σκέδαση φωτός (DLS) πραγματοποιήθηκε σε αναλυτή Nanobrook Omni (Brookhaven).Οι φωτοηλεκτροχημικές ιδιότητες μετρήθηκαν σε ηλεκτροχημική διάταξη (CHI-660, Κίνα).Λήφθηκαν φωτοακουστικές εικόνες χρησιμοποιώντας το σύστημα FUJIFILM VisualSonics Vevo® LAZR.Οι ομοεστιακές εικόνες ελήφθησαν χρησιμοποιώντας ένα ομοεστιακό μικροσκόπιο Olympus FV3000.Η ανάλυση FACS πραγματοποιήθηκε σε κυτταρόμετρο ροής BD Calibur.Πειράματα υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης (HPLC) πραγματοποιήθηκαν σε σύστημα Waters Alliance e2695 χρησιμοποιώντας ανιχνευτή 2489 UV/Vis.Οι δοκιμές χρωματογραφίας διαπέρασης γέλης (GPC) καταγράφηκαν σε όργανο Thermo ULTIMATE 3000 χρησιμοποιώντας ανιχνευτή δείκτη διάθλασης ERC RefratoMax520.
[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-φαινανθρολινο-5,6-διόνη)64 (481,0 mg, 1,0 mmol), 4,7-δις[4-(Ν, Ν-διφαινυλαμινο)φαινυλ]-5,6-διαμινο-2,1,3-βενζοθειαδιαζόλη 65 (652,0 mg, 1,0 mmol) και παγόμορφο οξικό οξύ (30 mL) αναδεύτηκαν σε ψυγείο με κάθετο ψυκτήρα για 12 ώρες.Ο διαλύτης στη συνέχεια απομακρύνθηκε υπό κενό χρησιμοποιώντας έναν περιστροφικό εξατμιστή.Το προκύπτον υπόλειμμα καθαρίστηκε με ταχεία χρωματογραφία στήλης (πήγμα πυριτίας, CH2Cl2:MeOH=20:1) για να ληφθεί RuDA ως πράσινη σκόνη (απόδοση: 877,5 mg, 80%).πρωκτός.Υπολογίστηκε για C64H48Cl2N8RuS: C 67,84, Η 4,27, Ν 9,89.Βρέθηκαν: C 67,92, Η 4,26, Ν 9,82.1Η NMR (600 MHz, d6-DMSO) δ 10.04 (s, 2Η), 8.98 (s, 2Η), 8.15 (s, 2Η), 7.79 (s, 4Η), 7.44 (s, 8Η), 7.21 (d, J = 31,2 Hz, 16Η), 6,47 (s, 2Η), 6,24 (s, 2Η), 2,69 (s, 1Η), 2,25 (s, 3Η), 0,99 (s, 6Η).13C NMR (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. , 103. , 86,52, 84,75, 63,29, 30,90, 22,29, 18,83.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 1097,25.
Σύνθεση 4,7-δις[4-(Ν,Ν-διαιθυλαμινο)φαινυλ-5,6-διαμινο-2,1,3-βενζοθειαδιαζόλης (L2): Το L2 συντέθηκε σε δύο στάδια.Pd(PPh3)4 (46 mg, 0,040 mmol) προστέθηκε σε Ν,Ν-διαιθυλ-4-(τριβουτυλκασσιτερνυλ)ανιλίνη (1,05 g, 2,4 mmol) και 4,7-διβρωμο-5,6-δινιτρο διάλυμα - 2, 1,3-βενζοθειαδιαζόλη (0,38 g, 1,0 mmol) σε ξηρό τολουόλιο (100 ml).Το μίγμα αναδεύτηκε στους 100°C για 24 ώρες.Μετά την απομάκρυνση του τολουολίου υπό κενό, το προκύπτον στερεό πλύθηκε με πετρελαϊκό αιθέρα.Στη συνέχεια ένα μίγμα αυτής της ένωσης (234,0 mg, 0,45 mmol) και σκόνης σιδήρου (0,30 g, 5,4 mmol) σε οξικό οξύ (20 ml) αναδεύτηκε στους 80°C για 4 ώρες.Το μίγμα της αντίδρασης χύθηκε σε νερό και το προκύπτον καφέ στερεό συλλέχθηκε με διήθηση.Το προϊόν καθαρίστηκε δύο φορές με εξάχνωση υπό κενό για να δώσει ένα πράσινο στερεό (126,2 mg, 57% απόδοση).πρωκτός.Υπολογίστηκε για C26H32N6S: C 67,79, Η 7,00, Ν 18,24.Βρέθηκαν: C 67,84, Η 6,95, Η 18,16.1Η NMR (600 ΜΗζ, CDCl3), δ (ppm) 7,42 (d, 4Η), 6,84 (d, 4Η), 4,09 (s, 4Η), 3,42 (d, 8Η), 1,22 (s, 12Η).13С NMR (150 MHz, CDCl3), δ (ppm) 151,77, 147,39, 138,07, 131,20, 121,09, 113,84, 111,90, 44,34, 12,77.ESI-MS: m/z [Μ+Η]+ = 461,24.
Οι ενώσεις παρασκευάστηκαν και καθαρίστηκαν ακολουθώντας διαδικασίες παρόμοιες με το RuDA.πρωκτός.Υπολογίστηκε για C48H48Cl2N8RuS: C 61,27, Η 5,14, Ν 11,91.Βρέθηκαν: C, 61.32, Η, 5.12, Ν, 11.81, 1Η NMR (600 ΜΗζ, d6-DMSO), δ (ppm) 10.19 (s, 2Η), 9.28 (s, 2Η), 8.09 (s, 2Η), 7,95 (s, 4Η), 6,93 (s, 4Η), 6,48 (d, 2Η), 6,34 (s, 2Η), 3,54 (t, 8Η), 2,80 (m, 1Η), 2,33 (s, 3Η), 1,31 (t, 12Η), 1,07 (s, 6Η).13C NMR (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, 111.84, 110.76, 105.07, 104.23, 87. 84.0., 38.06, 31.22, 29.69, 22.29, 19.19, 14.98, 12.93.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 905,24.
Το RuDA διαλύθηκε σε MeOH/H2O (5/95, ν/ν) σε συγκέντρωση 10 μΜ.Το φάσμα απορρόφησης του RuDA μετρήθηκε κάθε 5 λεπτά σε φασματοφωτόμετρο Shimadzu UV-3600 υπό ακτινοβολία με φως λέιζερ με μήκος κύματος 808 nm (0,5 W/cm2).Τα φάσματα ICG καταγράφηκαν υπό τις ίδιες συνθήκες με το πρότυπο.
Τα φάσματα EPR καταγράφηκαν σε φασματόμετρο Bruker EMXmicro-6/1 με ισχύ μικροκυμάτων 20 mW, εύρος σάρωσης 100 G και διαμόρφωση πεδίου 1 G. 2,2,6,6-τετραμεθυλ-4-πιπεριδόνη (TEMP) και 5,5-διμεθυλ-1-πυρρολινικό Ν-οξείδιο (DMPO) χρησιμοποιήθηκαν ως παγίδες περιστροφής.Τα φάσματα συντονισμού σπιν ηλεκτρονίων καταγράφηκαν για μικτά διαλύματα RuDA (50 μΜ) και TEMF (20 mM) ή DMPO (20 mM) υπό τη δράση ακτινοβολίας λέιζερ με μήκος κύματος 808 nm (0,5 W/cm2).
Οι υπολογισμοί DFT και TD-DFT για το RuDA πραγματοποιήθηκαν σε επίπεδα PBE1PBE/6–31 G*//LanL2DZ σε υδατικό διάλυμα χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Gaussian 1666,67,68.Οι κατανομές HOMO-LUMO, οπών και ηλεκτρονίων της διεγερμένης κατάστασης μονής χαμηλής ενέργειας RuDA σχεδιάστηκαν χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα GaussView (έκδοση 5.0).
Αρχικά προσπαθήσαμε να μετρήσουμε την απόδοση παραγωγής του 1O2 RuDA χρησιμοποιώντας συμβατική φασματοσκοπία ορατής υπεριώδους ακτινοβολίας με ICG (ΦΔ = 0,002) ως πρότυπο, αλλά η φωτοαποδόμηση του ICG επηρέασε έντονα τα αποτελέσματα.Έτσι, η κβαντική απόδοση του 1O2 RuDA μετρήθηκε ανιχνεύοντας μια αλλαγή στην ένταση του φθορισμού ABDA στα 428 nm περίπου όταν ακτινοβολήθηκε με λέιζερ με μήκος κύματος 808 nm (0,5 W/cm2).Πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε RuDA και RuDA NPs (20 μM) σε νερό/DMF (98/2, v/v) που περιέχει ABDA (50 μM).Η κβαντική απόδοση του 102 υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο: ΦΔ (PS) = ΦΔ (ICG) × (rFS/APS)/(rICG/AICG).Τα rPS και rICG είναι οι ρυθμοί αντίδρασης του ABDA με 1O2 που λαμβάνεται από τον φωτοευαισθητοποιητή και το ICG, αντίστοιχα.Το APS και το AICG είναι η απορρόφηση του φωτοευαισθητοποιητή και του ICG στα 808 nm, αντίστοιχα.
Οι μετρήσεις AFM πραγματοποιήθηκαν σε συνθήκες υγρού χρησιμοποιώντας τη λειτουργία σάρωσης σε σύστημα Bruker Dimension Icon AFM.Χρησιμοποιώντας μια ανοιχτή δομή με υγρά κύτταρα, τα κύτταρα πλύθηκαν δύο φορές με αιθανόλη και ξηράνθηκαν με ένα ρεύμα αζώτου.Τοποθετήστε τα αποξηραμένα κύτταρα στην οπτική κεφαλή του μικροσκοπίου.Τοποθετήστε αμέσως μια σταγόνα του δείγματος στη δεξαμενή υγρού και τοποθετήστε την στον πρόβολο χρησιμοποιώντας μια αποστειρωμένη πλαστική σύριγγα μιας χρήσης και μια αποστειρωμένη βελόνα.Μια άλλη σταγόνα τοποθετείται απευθείας στο δείγμα και όταν η οπτική κεφαλή χαμηλώνει, οι δύο σταγόνες συγχωνεύονται, σχηματίζοντας έναν μηνίσκο μεταξύ του δείγματος και της δεξαμενής υγρού.Οι μετρήσεις AFM πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας έναν πρόβολο νιτριδίου σχήματος V SCANASYST-FLUID (Bruker, σκληρότητα k = 0,7 N m-1, f0 = 120–180 kHz).
Χρωματογραφήματα HPLC ελήφθησαν σε σύστημα Waters e2695 εξοπλισμένο με στήλη phoenix C18 (250x4,6 mm, 5 μm) χρησιμοποιώντας ανιχνευτή 2489 UV/Vis.Το μήκος κύματος του ανιχνευτή είναι 650 nm.Οι κινητές φάσεις Α και Β ήταν νερό και μεθανόλη, αντίστοιχα, και ο ρυθμός ροής κινητής φάσης ήταν 1,0 ml·min-1.Η βαθμίδωση (διαλύτης Β) ήταν ως εξής: 100% από 0 έως 4 λεπτά, 100% έως 50% από 5 έως 30 λεπτά, και επαναφορά στο 100% από 31 έως 40 λεπτά.Το μετάλλευμα διαλύθηκε σε μικτό διάλυμα μεθανόλης και νερού (50/50, κατ' όγκο) σε συγκέντρωση 50 μΜ.Ο όγκος της ένεσης ήταν 20 μl.
Οι δοκιμασίες GPC καταγράφηκαν σε ένα όργανο Thermo ULTIMATE 3000 εξοπλισμένο με δύο στήλες PL aquagel-OH MIXED-H (2×300×7,5 mm, 8 μm) και έναν ανιχνευτή δείκτη διάθλασης ERC RefratoMax520.Η στήλη GPC εκλούστηκε με νερό με ρυθμό ροής 1 ml/min στους 30°C.Τα μεταλλεύματα NP διαλύθηκαν σε διάλυμα PBS (pH = 7,4, 50 μM), ο όγκος έγχυσης ήταν 20 μL.
Τα φωτορεύματα μετρήθηκαν σε ηλεκτροχημική διάταξη (CHI-660B, Κίνα).Οι οπτοηλεκτρονικές αποκρίσεις κατά την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του λέιζερ (808 nm, 0,5 W/cm2) μετρήθηκαν σε τάση 0,5 V σε μαύρο κουτί, αντίστοιχα.Χρησιμοποιήθηκε ένα τυπικό στοιχείο τριών ηλεκτροδίων με ένα ηλεκτρόδιο υαλώδους άνθρακα σε σχήμα L (GCE) ως ηλεκτρόδιο εργασίας, ένα τυπικό ηλεκτρόδιο καλομέλας (SCE) ως ηλεκτρόδιο αναφοράς και έναν δίσκο πλατίνας ως αντίθετο ηλεκτρόδιο.Ως ηλεκτρολύτης χρησιμοποιήθηκε διάλυμα Na2SO4 0,1 Μ.
Η ανθρώπινη κυτταρική σειρά καρκίνου του μαστού MDA-MB-231 αγοράστηκε από την KeyGEN Biotec Co., LTD (Nanjing, Κίνα, αριθμός καταλόγου: KG033).Τα κύτταρα αναπτύχθηκαν σε μονοστιβάδες σε Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM, υψηλή γλυκόζη) συμπληρωμένο με διάλυμα 10% βόειου ορού εμβρύου (FBS), πενικιλίνης (100 μg/ml) και στρεπτομυκίνης (100 μg/ml).Όλα τα κύτταρα καλλιεργήθηκαν στους 37°C σε υγρή ατμόσφαιρα που περιείχε 5% CO2.
Ο προσδιορισμός ΜΤΤ χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της κυτταροτοξικότητας των RuDA και RuDA-NP παρουσία και απουσία ακτινοβολίας φωτός, με ή χωρίς Vc (0,5 mM).MDA-MB-231 καρκινικά κύτταρα αναπτύχθηκαν σε πλάκες 96 φρεατίων σε κυτταρική πυκνότητα περίπου 1 χ 105 κύτταρα/ml/φρεάτιο και επωάστηκαν για 12 ώρες στους 37,0°C σε ατμόσφαιρα 5% CO2 και 95% αέρα.RuDA και RuDA NPs διαλυμένα σε νερό προστέθηκαν στα κύτταρα.Μετά από 12 ώρες επώασης, τα κύτταρα εκτέθηκαν σε ακτινοβολία λέιζερ 0,5 W cm-2 σε μήκος κύματος 808 nm για 10 λεπτά (300 J cm-2) και στη συνέχεια επωάστηκαν στο σκοτάδι για 24 ώρες.Τα κύτταρα στη συνέχεια επωάστηκαν με ΜΤΤ (5 mg/ml) για άλλες 5 ώρες.Τέλος, αλλάξτε το μέσο σε DMSO (200 μl) για να διαλυθούν οι προκύπτοντες μωβ κρύσταλλοι φορμαζάνης.Οι τιμές OD μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας συσκευή ανάγνωσης μικροπλακών με μήκος κύματος 570/630 nm.Η τιμή IC50 για κάθε δείγμα υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας το λογισμικό SPSS από καμπύλες δόσης-απόκρισης που ελήφθησαν από τουλάχιστον τρία ανεξάρτητα πειράματα.
Τα κύτταρα MDA-MB-231 υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με RuDA και RuDA-NP σε συγκέντρωση 50 μΜ.Μετά από 12 ώρες επώασης, τα κύτταρα ακτινοβολήθηκαν με λέιζερ με μήκος κύματος 808 nm και ισχύ 0,5 W/cm2 για 10 λεπτά (300 J/cm2).Στην ομάδα της βιταμίνης C (Vc), τα κύτταρα υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με 0,5 mM Vc πριν από την ακτινοβόληση με λέιζερ.Τα κύτταρα στη συνέχεια επωάστηκαν στο σκοτάδι για επιπλέον 24 ώρες, στη συνέχεια χρωματίστηκαν με καλσεΐνη ΑΜ και ιωδιούχο προπίδιο (20 μg/ml, 5 μl) για 30 λεπτά, στη συνέχεια πλύθηκαν με PBS (10 μl, pH 7,4).εικόνες χρωματισμένων κυττάρων.