载IR780的HMnO2纳米粒用于口腔鳞癌的双模成像和增强的光动力治疗的初步研究

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目的制备一种载IR780的中空介孔HMnO2多功能纳米粒,表征其一般性质,评价其体外双模态成像能力、体外增氧效果,及体外舌鳞癌细胞摄取能力及舌鳞癌细胞的光动力杀伤能力。内容和结果第一部分制备包裹光敏剂IR780的中空介孔MnO2纳米粒子(HMnO2-IR780)。首先利用反相微乳液法制备中空介孔的二氧化锰纳米颗粒(HMnO2),然后在其内部装载具有光声成像及荧光成像能力的光敏剂IR780,得到具有自产氧促进光动力治疗的纳米颗粒(HMnO2-IR780)。通过光学显微镜和透射电镜观察纳米颗粒的外观形态、分散性和结构,马尔文粒径仪检测其粒径及表面电位;应用紫外分光光度法分别测定了纳米粒(HMnO2-IR780)、HMnO2、IR780的紫外吸光度,证明了光敏剂IR780的成功包载;这一部分实验结果表明制备的纳米粒形态规则大小均一且分散良好,呈球状。马尔文粒径仪检测出HMnO2-IR780纳米粒的平均直径为242.7±22.2nm左右,能够通过毛细血管,是通过EPR效应实现肿瘤聚集的合适尺寸。HMnO2-IR780纳米粒子的平均zeta电位为-38.9±0.9m V。这表明HMnO2-IR780纳米粒具有相当的稳定性,有利于后续的体内光动力治疗。通过比较IR780、HMnO2和HMnO2-IR780的紫外-可见光谱,证明IR780成功负载在HMnO2纳米结构上。第二部分证实了多功能纳米粒体外促进肿瘤缺氧抑制的光动力治疗的能力,评估了纳米粒的体外光声成像、荧光成像效应。通过便携式溶氧仪测量溶液中溶解氧浓度和SOSG(单线态氧检测试剂盒)检测ROS荧光强度的方法,验证了HMnO2-IR780NPs在H2O2存在的条件下产生氧气及ROS的能力,初步证明了HMnO2-IR780NPs具有增强肿瘤缺氧抑制的光动力治疗的能力。建立成像模型应用光声成像仪,在波长为780nm的脉冲激光激发下,检测纳米粒在不同浓度下的光声图像,并测量其相应光声信号值(PA);定量荧光和生物发光成像系统(IVISlumina)观察不同浓度下的纳米粒的荧光成像情况。HMnO2-IR780纳米粒光声信号随着纳米粒浓度的升高而增强,且在浓度为2.00mg/ml时可检测到非常明显的光声信号。此外,纳米粒荧光信号也随着纳米粒浓度的增大而增强,呈浓度依赖模式。第三部分研究HMnO2-IR780纳米粒对人舌鳞癌细胞的作用。通过荧光染料Di I标记HMnO2-IR780纳米粒,DAPI染色HN-6细胞(人舌鳞癌细胞)细胞核,并通过激光共聚焦显微镜观察细胞对纳米粒的吞噬作用,结果显示HMnO2-IR780纳米粒可被HN-6细胞摄取,且随时间增加摄取现象越明显,约在4h摄取现象达到顶峰。在激光辐照激发光敏剂后应用活死细胞双染试剂盒及激光共聚焦显微镜观察纳米粒对HN-6的光动力杀伤作用,结果反映了HMnO2-IR780纳米粒良好的光毒性和高生物相容性,证明了HMnO2-IR780纳米粒是有效的舌鳞癌光动力治疗纳米制剂。结论总而言之,我们已经成功地制备了由包含IR780的空心MnO2组成的多功能纳米平台,用于OSCC光声和荧光分子成像和增氧光动力疗法。体外实验证实,HMnO2-IR780NPs具有催化H2O2产生氧气进而增加ROS产量的能力,具有较强的光声信号和较高的荧光强度,显示出成为优良的PA/FL造影剂的潜力。此外,HMnO2-IR780NPs不仅提高了IR780的稳定性还延长了其血液循环,细胞实验表明HMnO2-IR780NPs可以被细胞很好地吸收,激光照射后,HMnO2-IR780NPs可以有效地杀死HN-6细胞。本研究为克服肿瘤缺氧、改善OSCC治疗的临床效果及OSCC纳米成像诊断提供了更多的启发。
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