Terima kasih telah mengunjungi Alam.com.Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS terbatas.Untuk pengalaman terbaik, kami menyarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau menonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer).Sementara itu, untuk memastikan dukungan yang berkelanjutan, kami akan merender situs tanpa gaya dan JavaScript.
Fotosensitizer yang efektif sangat penting untuk penggunaan klinis fototerapi secara luas.Namun, fotosensitizer konvensional umumnya menderita penyerapan panjang gelombang pendek, fotostabilitas yang tidak mencukupi, hasil kuantum spesies oksigen reaktif (ROS) yang rendah, dan pendinginan ROS yang diinduksi agregasi.Di sini kami melaporkan fotosensitizer supramolekul (RuDA) inframerah-dekat (NIR) yang dimediasi oleh perakitan sendiri kompleks organologam Ru(II)-arena dalam larutan berair.RuDA hanya dapat menghasilkan oksigen singlet (1O2) dalam keadaan teragregasi, dan ini menunjukkan perilaku generasi 1O2 yang diinduksi oleh agregasi karena peningkatan yang signifikan dalam proses crossover antara sistem singlet-triplet.Di bawah aksi sinar laser 808 nm, RuDA menunjukkan hasil kuantum 1O2 sebesar 16,4% (hijau indocyanine yang disetujui FDA: =0,2%) dan efisiensi konversi fototermal yang tinggi sebesar 24,2% (nanorod emas komersial) dengan fotostabilitas yang sangat baik.: 21,0%, kulit nano emas: 13,0%).Selain itu, RuDA-NP dengan biokompatibilitas yang baik dapat terakumulasi secara istimewa di lokasi tumor, menyebabkan regresi tumor yang signifikan selama terapi fotodinamik dengan pengurangan 95,2% dalam volume tumor in vivo.Terapi fotodinamik yang meningkatkan agregasi ini memberikan strategi untuk mengembangkan fotosensitizer dengan sifat fotofisik dan fotokimia yang menguntungkan.
Dibandingkan dengan terapi konvensional, terapi fotodinamik (PDT) merupakan pengobatan yang menarik untuk kanker karena keuntungan yang signifikan seperti kontrol spatiotemporal akurat, non-invasif, resistensi obat diabaikan, dan meminimalkan efek samping 1,2,3.Di bawah iradiasi cahaya, fotosensitizer yang digunakan dapat diaktifkan untuk membentuk spesies oksigen yang sangat reaktif (ROS), yang mengarah ke apoptosis/nekrosis atau respons imun4,5. Namun, kebanyakan fotosensitizer konvensional, seperti klorin, porfirin, dan antrakuinon, memiliki penyerapan panjang gelombang yang relatif pendek (frekuensi <680 nm), sehingga menghasilkan penetrasi cahaya yang buruk karena penyerapan molekul biologis yang intens (misalnya, hemoglobin dan melanin) di wilayah yang terlihat6,7. Namun, kebanyakan fotosensitizer konvensional, seperti klorin, porfirin, dan antrakuinon, memiliki penyerapan panjang gelombang yang relatif pendek (frekuensi <680 nm), sehingga menghasilkan penetrasi cahaya yang buruk karena penyerapan molekul biologis yang intens (misalnya, hemoglobin dan melanin) di wilayah yang terlihat6,7. 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. Namun, fotosensitizer yang paling umum seperti klorin, porfirin dan antrakuinon memiliki penyerapan panjang gelombang yang relatif pendek (<680 nm) yang mengakibatkan penetrasi cahaya yang buruk karena penyerapan molekul biologis yang intens (misalnya hemoglobin dan melanin) ke dalam daerah yang terlihat6,7.<680nm），因此由于对生物分子（如血红蛋白和黑色素）的强烈吸收， kan， 大多数 ， 氢 卟酚 蒽醌 相对 较 波长 <680 nm） 因此 由于 分子 （血红 黑色素） 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. Namun, sebagian besar fotosensitizer tradisional seperti klorin, porfirin dan antrakuinon memiliki penyerapan panjang gelombang yang relatif pendek (frekuensi <680 nm) karena penyerapan biomolekul yang kuat seperti hemoglobin dan melanin yang mengakibatkan penetrasi cahaya yang buruk.Area yang terlihat 6.7.Oleh karena itu, fotosensitizer penyerap inframerah-dekat (NIR) yang diaktifkan di "jendela terapi" 700-900 nm sangat cocok untuk fototerapi.Karena cahaya inframerah dekat adalah yang paling sedikit diserap oleh jaringan biologis, hal itu dapat menyebabkan penetrasi yang lebih dalam dan kerusakan foto yang lebih sedikit8,9.
Sayangnya, fotosensitizer penyerap NIR yang ada umumnya memiliki fotostabilitas yang buruk, kapasitas pembangkit oksigen singlet (1O2) yang rendah, dan pendinginan 1O2 yang diinduksi agregasi, yang membatasi aplikasi klinisnya10,11.Meskipun upaya besar telah dilakukan untuk meningkatkan sifat fotofisik dan fotokimia dari fotosensitizer konvensional, sejauh ini beberapa laporan telah melaporkan bahwa fotosensitizer penyerap NIR dapat menyelesaikan semua masalah ini.Selain itu, beberapa fotosensitizer telah menunjukkan harapan untuk generasi yang efisien dari 1O212,13,14 ketika disinari dengan cahaya di atas 800 nm, karena energi foton menurun dengan cepat di wilayah dekat-IR.Triphenylamine (TFA) sebagai donor elektron dan [1,2,5]thiadiazole-[3,4-i]dipyrido[a,c]phenazine (TDP) sebagai gugus akseptor elektron Tipe donor-akseptor (DA) mewarnai suatu kelas pewarna , menyerap inframerah-dekat, yang telah dipelajari secara ekstensif untuk bioimaging II dekat-inframerah dan terapi fototermal (PTT) karena celah pita yang sempit.Dengan demikian, pewarna tipe DA dapat digunakan untuk PDT dengan eksitasi dekat-IR, meskipun mereka jarang dipelajari sebagai fotosensitizer untuk PDT.
Telah diketahui dengan baik bahwa efisiensi tinggi persilangan antarsistem (ISC) dari fotosensitizer mendorong pembentukan 1O2.Strategi umum untuk memajukan proses ISC adalah untuk meningkatkan kopling spin-orbit (SOC) dari fotosensitizer dengan memasukkan atom berat atau bagian organik khusus.Namun, pendekatan ini masih memiliki beberapa kelemahan dan keterbatasan19,20.Baru-baru ini, perakitan mandiri supramolekul telah memberikan pendekatan cerdas dari bawah ke atas untuk pembuatan bahan fungsional pada tingkat molekuler,21,22 dengan banyak keuntungan dalam fototerapi: (1) fotosensitizer yang dirakit sendiri mungkin memiliki potensi untuk membentuk struktur pita.Mirip dengan struktur elektronik dengan distribusi tingkat energi yang lebih padat karena orbit yang tumpang tindih antara blok bangunan.Oleh karena itu, kecocokan energi antara keadaan tereksitasi singlet bawah (S1) dan keadaan tereksitasi triplet tetangga (Tn) akan ditingkatkan, yang bermanfaat untuk proses ISC 23, 24 .(2) Perakitan supramolekul akan mengurangi relaksasi non-radiatif berdasarkan mekanisme pembatasan gerak intramolekul (RIM), yang juga mempromosikan proses ISC 25, 26 .(3) Rakitan supramolekul dapat melindungi molekul bagian dalam monomer dari oksidasi dan degradasi, sehingga sangat meningkatkan fotostabilitas fotosensitizer.Mengingat keuntungan di atas, kami percaya bahwa sistem fotosensitizer supramolekul dapat menjadi alternatif yang menjanjikan untuk mengatasi kekurangan PDT.
Kompleks berbasis Ru(II) adalah platform medis yang menjanjikan untuk aplikasi potensial dalam diagnosis dan terapi penyakit karena sifat biologisnya yang unik dan menarik28,29,30,31,32,33,34.Selain itu, banyaknya keadaan tereksitasi dan sifat fotofisikokimia yang dapat diatur dari kompleks berbasis Ru(II) memberikan keuntungan besar untuk pengembangan fotosensitizer berbasis Ru(II)35,36,37,38,39,40.Contoh penting adalah kompleks polipiridil rutenium(II) TLD-1433, yang saat ini dalam uji klinis Fase II sebagai fotosensitizer untuk pengobatan kanker kandung kemih invasif non-otot (NMIBC)41.Selain itu, kompleks organologam rutenium(II)arena banyak digunakan sebagai agen kemoterapi untuk pengobatan kanker karena toksisitasnya yang rendah dan kemudahan modifikasi42,43,44,45.Sifat ionik kompleks organologam Ru(II)-arena tidak hanya dapat meningkatkan kelarutan kromofor DA yang buruk dalam pelarut umum, tetapi juga meningkatkan perakitan kromofor DA.Selain itu, struktur setengah sandwich pseudooktahedral dari kompleks organologam Ru(II)-arena dapat secara sterik mencegah agregasi H dari kromofor tipe DA, sehingga memfasilitasi pembentukan agregasi J dengan pita serapan yang bergeser merah.Namun, kelemahan yang melekat pada kompleks Ru(II)-arena, seperti stabilitas rendah dan/atau bioavailabilitas yang buruk, dapat mempengaruhi kemanjuran terapi dan aktivitas in vivo kompleks arena-Ru(II).Namun, penelitian telah menunjukkan bahwa kelemahan ini dapat diatasi dengan enkapsulasi kompleks rutenium dengan polimer biokompatibel dengan enkapsulasi fisik atau konjugasi kovalen.
Dalam karya ini, kami melaporkan kompleks terkonjugasi DA dari Ru(II)-arene (RuDA) dengan pemicu NIR melalui ikatan koordinasi antara kromofor DAD dan bagian Ru(II)-arene.Kompleks yang dihasilkan dapat merakit diri menjadi vesikel metalosupramolekul dalam air karena interaksi non-kovalen.Khususnya, rakitan supramolekul memberi RuDA dengan sifat cross-over intersistem yang diinduksi polimerisasi, yang secara signifikan meningkatkan efisiensi ISC, yang sangat menguntungkan untuk PDT (Gbr. 1A).Untuk meningkatkan akumulasi tumor dan biokompatibilitas in vivo, Pluronic F127 (PEO-PPO-PEO) yang disetujui FDA digunakan untuk mengenkapsulasi RuDA47,48,49 untuk membuat nanopartikel RuDA-NP (Gambar 1B) yang bertindak sebagai PDT/ Dual- Modus PTT proxy.Dalam fototerapi kanker (Gambar 1C), RuDA-NP digunakan untuk mengobati tikus telanjang dengan tumor MDA-MB-231 untuk mempelajari kemanjuran PDT dan PTT in vivo.
Ilustrasi skema mekanisme fotofisika RuDA dalam bentuk monomer dan agregat untuk fototerapi kanker, sintesis B RuDA-NPs dan C RuDA-NPs untuk PDT dan PTT yang diaktifkan NIR.
RuDA, yang terdiri dari fungsionalitas TPA dan TDP, disiapkan sesuai dengan prosedur yang ditunjukkan pada Gambar Tambahan 1 (Gambar 2A), dan RuDA dicirikan oleh spektrum NMR 1H dan 13C, spektrometri massa ionisasi elektrospray, dan analisis unsur (Gambar Tambahan 2-4 ).Peta perbedaan kerapatan elektron RuDA dari transisi singlet terendah dihitung dengan teori fungsional kerapatan bergantung waktu (TD-DFT) untuk mempelajari proses transfer muatan.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar Tambahan 5, kerapatan elektron melayang terutama dari trifenilamin ke unit akseptor TDP setelah fotoeksitasi, yang dapat dikaitkan dengan transisi transfer muatan intramolekul (CT) tipikal.
Struktur kimia Bijih B Spektrum serapan Bijih dalam campuran berbagai rasio DMF dan air.C Nilai penyerapan yang dinormalisasi dari RuDA (800 nm) dan ICG (779 nm) versus waktu pada 0,5 W cm-2 dari sinar laser 808 nm.D Fotodegradasi ABDA ditunjukkan oleh pembentukan 1O2 yang diinduksi RuDA dalam campuran DMF/H2O dengan kandungan air yang berbeda di bawah aksi radiasi laser dengan panjang gelombang 808 nm dan kekuatan 0,5 W/cm2.
Abstrak—Spektroskopi serapan UV-tampak digunakan untuk mempelajari sifat rakitan sendiri Bijih dalam campuran DMF dan air dalam berbagai rasio.Seperti yang ditunjukkan pada gambar.2B, RuDA menunjukkan pita serapan dari 600 hingga 900 nm di DMF dengan pita serapan maksimum pada 729 nm.Peningkatan jumlah air menyebabkan pergeseran merah bertahap penyerapan Bijih maksimum 800 nm, yang menunjukkan J-agregasi Bijih dalam sistem rakitan.Spektrum fotoluminesensi RuDA dalam pelarut yang berbeda ditunjukkan pada Gambar Tambahan 6. RuDA tampaknya menunjukkan pendaran NIR-II yang khas dengan panjang gelombang emisi maksimum ca.1050 nm dalam CH2Cl2 dan CH3OH, masing-masing.Pergeseran Stokes yang besar (sekitar 300 nm) dari RuDA menunjukkan perubahan signifikan dalam geometri keadaan tereksitasi dan pembentukan keadaan tereksitasi berenergi rendah.Hasil kuantum pendaran Bijih dalam CH2Cl2 dan CH3OH ditentukan masing-masing sebesar 3,3 dan 0,6%.Namun, dalam campuran metanol dan air (5/95, v/v), sedikit pergeseran merah dari emisi dan penurunan hasil kuantum (0,22%) diamati, yang mungkin disebabkan oleh perakitan sendiri Bijih .
Untuk memvisualisasikan perakitan sendiri ORE, kami menggunakan mikroskop kekuatan atom cair (AFM) untuk memvisualisasikan perubahan morfologi ORE dalam larutan metanol setelah menambahkan air.Ketika kadar air di bawah 80%, tidak ada agregasi yang jelas yang diamati (Gambar Tambahan 7).Namun, dengan peningkatan lebih lanjut dalam kadar air hingga 90-95%, nanopartikel kecil muncul, yang menunjukkan perakitan sendiri Bijih. Selain itu, penyinaran laser dengan panjang gelombang 808 nm tidak mempengaruhi intensitas penyerapan RuDA dalam air. solusi (Gbr. 2C dan Gambar Tambahan. 8).Sebaliknya, absorbansi indocyanine green (ICG sebagai kontrol) turun dengan cepat pada 779 nm, menunjukkan fotostabilitas RuDA yang sangat baik.Selain itu, stabilitas RuDA-NPs dalam PBS (pH = 5,4, 7,4 dan 9,0), 10% FBS dan DMEM (glukosa tinggi) diperiksa dengan spektroskopi serapan UV-tampak pada berbagai titik waktu.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar Tambahan 9, sedikit perubahan pada pita penyerapan RuDA-NP diamati pada PBS pada pH 7,4/9,0, FBS dan DMEM, menunjukkan stabilitas RuDA-NP yang sangat baik.Namun, dalam media asam (рН = 5,4) hidrolisis Bijih ditemukan.Kami juga mengevaluasi lebih lanjut stabilitas RuDA dan RuDA-NP menggunakan metode kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC).Seperti yang ditunjukkan pada Gambar Tambahan 10, RuDA stabil dalam campuran metanol dan air (50/50, v/v) selama satu jam pertama, dan hidrolisis diamati setelah 4 jam.Namun, hanya puncak cekung-cembung lebar yang diamati untuk NP RuDA.Oleh karena itu, kromatografi permeasi gel (GPC) digunakan untuk menilai stabilitas NP RuDA di PBS (pH = 7,4).Seperti yang ditunjukkan pada Gambar Tambahan 11, setelah 8 jam inkubasi di bawah kondisi yang diuji, tinggi puncak, lebar puncak dan luas puncak NP RuDA tidak berubah secara signifikan, menunjukkan stabilitas NP RuDA yang sangat baik.Selain itu, gambar TEM menunjukkan bahwa morfologi nanopartikel RuDA-NP tetap tidak berubah setelah 24 jam dalam buffer PBS yang diencerkan (pH = 7,4, Gambar Tambahan 12).
Karena perakitan sendiri dapat memberikan karakteristik fungsional dan kimia yang berbeda pada Bijih, kami mengamati pelepasan asam 9,10-antracenediylbis(metilen)dimalonat (ABDA, indikator 1O2) dalam campuran metanol-air.Bijih dengan kadar air yang berbeda50.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2D dan Gambar Tambahan 13, tidak ada degradasi ABDA yang diamati ketika kadar air di bawah 20%.Dengan peningkatan kelembaban hingga 40%, terjadi degradasi ABDA, yang dibuktikan dengan penurunan intensitas fluoresensi ABDA.Juga telah diamati bahwa kadar air yang lebih tinggi menghasilkan degradasi yang lebih cepat, menunjukkan bahwa perakitan mandiri RuDA diperlukan dan bermanfaat untuk degradasi ABDA.Fenomena ini sangat berbeda dengan kromofor ACQ (aggregation-induced quenching) modern.Ketika disinari dengan laser dengan panjang gelombang 808 nm, hasil kuantum 1O2 RuDA dalam campuran 98% H2O/2% DMF adalah 16,4%, yang 82 kali lebih tinggi dari ICG (ΦΔ = 0,2%)51, menunjukkan efisiensi pembangkitan 1O2 RuDA yang luar biasa dalam keadaan agregasi.
Spin elektron menggunakan 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinone (TEMP) dan 5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide (DMPO) sebagai spin traps Spektroskopi resonansi (ESR) digunakan untuk mengidentifikasi spesies yang dihasilkan AFK.oleh RuDA.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar Tambahan 14, telah dikonfirmasi bahwa 1O2 dihasilkan pada waktu iradiasi antara 0 dan 4 menit.Selain itu, ketika RuDA diinkubasi dengan DMPO di bawah iradiasi, sinyal EPR empat baris khas dari adisi DMPO-OH· 1:2:2:1 terdeteksi, menunjukkan pembentukan radikal hidroksil (OH·).Secara keseluruhan, hasil di atas menunjukkan kemampuan RuDA untuk merangsang produksi ROS melalui proses fotosensitisasi tipe I/II ganda.
Untuk lebih memahami sifat elektronik RuDA dalam bentuk monomer dan agregat, orbital molekul perbatasan RuDA dalam bentuk monomer dan dimer dihitung menggunakan metode DFT.Seperti yang ditunjukkan pada gambar.3A, orbital molekul tertinggi (HOMO) dari monomer RuDA terdelokalisasi di sepanjang tulang punggung ligan dan orbital molekul kosong (LUMO) terendah dipusatkan pada unit akseptor TDP.Sebaliknya, kerapatan elektron dalam HOMO dimer terkonsentrasi pada ligan satu molekul RuDA, sedangkan kerapatan elektron dalam LUMO terutama terkonsentrasi pada unit akseptor molekul RuDA lain, yang menunjukkan bahwa RuDA ada di dimer.Fitur CT.
A HOMO dan LUMO Bijih dihitung dalam bentuk monomer dan dimer.B Tingkat energi singlet dan triplet Bijih dalam monomer dan dimer.C Perkiraan tingkat RuDA dan kemungkinan saluran ISC sebagai monomer C dan dimer D. Panah menunjukkan kemungkinan saluran ISC.
Distribusi elektron dan hole dalam keadaan tereksitasi singlet energi rendah RuDA dalam bentuk monomer dan dimer dianalisis menggunakan software Multiwfn 3.852.53 yang dihitung menggunakan metode TD-DFT.Seperti yang ditunjukkan pada label tambahan.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-2, lubang RDA monomer sebagian besar terdelokalisasi di sepanjang tulang punggung ligan dalam keadaan tereksitasi singlet ini, sementara elektron sebagian besar terletak di grup TDP, menunjukkan karakteristik intramolekul CT.Selain itu, untuk keadaan tereksitasi singlet ini, ada sedikit banyak tumpang tindih antara hole dan elektron, menunjukkan bahwa keadaan tereksitasi singlet ini memberikan kontribusi dari eksitasi lokal (LE).Untuk dimer, selain fitur CT dan LE intramolekul, proporsi tertentu fitur CT antarmolekul diamati di masing-masing status, terutama S3, S4, S7, dan S8, berdasarkan analisis CT antarmolekul, dengan transisi antarmolekul CT sebagai yang utama (Tabel Tambahan).3).
Untuk lebih memahami hasil eksperimen, kami mengeksplorasi lebih lanjut sifat-sifat keadaan tereksitasi RuDA untuk mengeksplorasi perbedaan antara monomer dan dimer (Tabel Tambahan 4-5).Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3B, tingkat energi keadaan tereksitasi singlet dan triplet dimer jauh lebih padat daripada tingkat energi monomer, yang membantu mengurangi kesenjangan energi antara S1 dan Tn. Telah dilaporkan bahwa transisi ISC dapat diwujudkan dalam celah energi kecil (ΔES1-Tn <0,3 eV) antara S1 dan Tn54. Telah dilaporkan bahwa transisi ISC dapat diwujudkan dalam celah energi yang kecil (ΔES1-Tn <0,3 eV) antara S1 dan Tn54. ообщалось, о ереходы ISC огут еализованы еделах ебольшой ергетической ели (ΔES1-Tn <0,3 ) ежду S1 Tn54. Telah dilaporkan bahwa transisi ISC dapat diwujudkan dalam celah energi yang kecil (ΔES1-Tn <0,3 eV) antara S1 dan Tn54.ISC S1 Tn54 ES1-Tn < 0.3 eV）内实现。ISC S1 Tn54 ES1-Tn < 0.3 eV）内实现。 ообщалось, о ереход ISC ожет еализован еделах ебольшой ергетической ели (ΔES1-Tn < 0,3 ) ежду S1 Tn54. Telah dilaporkan bahwa transisi ISC dapat diwujudkan dalam celah energi yang kecil (ΔES1-Tn <0,3 eV) antara S1 dan Tn54.Selain itu, hanya satu orbital, terisi atau kosong, harus berbeda dalam keadaan singlet dan triplet terikat untuk menghasilkan integral SOC yang tidak nol.Jadi, berdasarkan analisis energi eksitasi dan transisi orbital, semua kemungkinan saluran transisi ISC ditunjukkan pada Gambar.3C, DKhususnya, hanya satu saluran ISC yang tersedia dalam monomer, sedangkan bentuk dimer memiliki empat saluran ISC yang dapat meningkatkan transisi ISC.Oleh karena itu, masuk akal untuk mengasumsikan bahwa semakin banyak molekul RuDA yang dikumpulkan, semakin mudah diakses saluran ISC.Oleh karena itu, agregat RuDA dapat membentuk struktur elektronik dua pita dalam keadaan singlet dan triplet, mengurangi kesenjangan energi antara S1 dan Tn yang tersedia, sehingga meningkatkan efisiensi ISC untuk memfasilitasi pembangkitan 1O2.
Untuk lebih menjelaskan mekanisme yang mendasari, kami mensintesis senyawa referensi kompleks arena-Ru(II) (RuET) dengan mengganti dua gugus etil dengan dua gugus fenil trifenilamina dalam RuDA (Gbr. 4A, untuk karakterisasi penuh, lihat ESI, Tambahan 15 -21 ) Dari donor (dietilamina) ke akseptor (TDF), RuET memiliki karakteristik CT intramolekul yang sama dengan RuDA.Seperti yang diharapkan, spektrum penyerapan RuET di DMF menunjukkan pita transfer muatan energi rendah dengan penyerapan kuat di daerah inframerah dekat di wilayah 600-1100 nm (Gbr. 4B).Selain itu, agregasi RuET juga diamati dengan meningkatnya kadar air, yang tercermin dalam pergeseran merah dari penyerapan maksimum, yang selanjutnya dikonfirmasi oleh pencitraan AFM cair (Gambar Tambahan 22).Hasilnya menunjukkan bahwa RuET, seperti RuDA, dapat membentuk keadaan intramolekul dan merakit sendiri menjadi struktur agregat.
Struktur kimia RuET.B Spektrum penyerapan RuET dalam campuran berbagai rasio DMF dan air.Plot C EIS Nyquist untuk RuDA dan RuET.Respons arus foto D dari RuDA dan RuET di bawah aksi radiasi laser dengan panjang gelombang 808 nm.
Fotodegradasi ABDA dengan adanya RuET dievaluasi dengan penyinaran dengan laser dengan panjang gelombang 808 nm.Anehnya, tidak ada degradasi ABDA yang diamati di berbagai fraksi air (Gambar Tambahan 23).Alasan yang mungkin adalah bahwa RuET tidak dapat secara efisien membentuk struktur elektronik berpita karena rantai etil tidak mendorong transfer muatan antarmolekul yang efisien.Oleh karena itu, spektroskopi impedansi elektrokimia (EIS) dan pengukuran arus foto transien dilakukan untuk membandingkan sifat fotoelektrokimia RuDA dan RuET.Menurut plot Nyquist (Gambar 4C), RuDA menunjukkan radius yang jauh lebih kecil daripada RuET, yang berarti bahwa RuDA56 memiliki transpor elektron antarmolekul yang lebih cepat dan konduktivitas yang lebih baik.Selain itu, kerapatan arus foto RuDA jauh lebih tinggi daripada RuET (Gbr. 4D), yang menegaskan efisiensi transfer muatan RuDA57 yang lebih baik.Dengan demikian, gugus fenil trifenilamina dalam Bijih memainkan peran penting dalam menyediakan transfer muatan antarmolekul dan pembentukan struktur elektronik berpita.
Untuk meningkatkan akumulasi tumor dan biokompatibilitas in vivo, kami selanjutnya mengenkapsulasi RuDA dengan F127.Diameter hidrodinamik rata-rata RuDA-NP ditentukan menjadi 123,1 nm dengan distribusi sempit (PDI = 0,089) menggunakan metode hamburan cahaya dinamis (DLS) (Gambar 5A), yang mendorong akumulasi tumor dengan meningkatkan permeabilitas dan retensi.efek EPR).Gambar TEM menunjukkan bahwa NP Bijih memiliki bentuk bola seragam dengan diameter rata-rata 86 nm.Khususnya, penyerapan maksimum RuDA-NP muncul pada 800 nm (Gambar Tambahan 24), menunjukkan bahwa RuDA-NP dapat mempertahankan fungsi dan sifat dari RuDA yang merakit sendiri.Hasil kuantum ROS yang dihitung untuk NP Ore adalah 15,9%, yang sebanding dengan Ore.Sifat fototermal NP RuDA dipelajari di bawah aksi radiasi laser dengan panjang gelombang 808 nm menggunakan kamera inframerah.Seperti yang ditunjukkan pada gambar.5B,C, kelompok kontrol (PBS saja) mengalami sedikit peningkatan suhu, sedangkan suhu larutan RuDA-NPs meningkat pesat dengan meningkatnya suhu (ΔT) menjadi 15,5, 26,1, dan 43,0°C.Konsentrasi tinggi masing-masing adalah 25, 50, dan 100 M, yang menunjukkan efek fototermal yang kuat dari NP RuDA.Selain itu, pengukuran siklus pemanasan/pendinginan dilakukan untuk mengevaluasi stabilitas fototermal RuDA-NP dan membandingkannya dengan ICG.Suhu NP Bijih tidak menurun setelah lima siklus pemanasan/pendinginan (Gbr. 5D), yang menunjukkan stabilitas fototermal NP Bijih yang sangat baik.Sebaliknya, ICG menunjukkan stabilitas fototermal yang lebih rendah seperti yang terlihat dari hilangnya dataran tinggi suhu fototermal dalam kondisi yang sama.Menurut metode sebelumnya58, efisiensi konversi fototermal (PCE) RuDA-NP dihitung sebagai 24,2%, yang lebih tinggi dari bahan fototermal yang ada seperti nanorod emas (21,0%) dan nanoshell emas (13,0%)59 .Dengan demikian, NP Ore menunjukkan sifat fototermal yang sangat baik, yang menjadikannya agen PTT yang menjanjikan.
Analisis gambar DLS dan TEM dari RuDA NP (inset).B Gambar termal dari berbagai konsentrasi NP RuDA yang terpapar radiasi laser pada panjang gelombang 808 nm (0,5 W cm-2).C Kurva konversi fototermal dari berbagai konsentrasi NP bijih, yang merupakan data kuantitatif.B. D Peningkatan suhu ORE NP dan ICG selama 5 siklus pemanasan-pendinginan.
Fotositotoksisitas NP RuDA terhadap sel kanker payudara manusia MDA-MB-231 dievaluasi secara in vitro.Seperti yang ditunjukkan pada gambar.6A, B, RuDA-NPs dan RuDA menunjukkan sitotoksisitas yang dapat diabaikan tanpa adanya iradiasi, menyiratkan toksisitas gelap yang lebih rendah dari RuDA-NPs dan RuDA.Namun, setelah terpapar radiasi laser pada panjang gelombang 808 nm, NP RuDA dan RuDA menunjukkan fotositotoksisitas yang kuat terhadap sel kanker MDA-MB-231 dengan nilai IC50 (konsentrasi penghambatan setengah maksimum) masing-masing 5,4 dan 9,4 M, menunjukkan bahwa RuDA-NP dan RuDA memiliki potensi untuk fototerapi kanker.Selain itu, fotositotoksisitas RuDA-NP dan RuDA diselidiki lebih lanjut dengan adanya vitamin C (Vc), pemulung ROS, untuk menjelaskan peran ROS dalam sitotoksisitas yang diinduksi cahaya.Jelas, viabilitas sel meningkat setelah penambahan Vc, dan nilai IC50 NP RuDA dan RuDA masing-masing adalah 25,7 dan 40,0 M, yang membuktikan peran penting ROS dalam fotositotoksisitas NP RuDA dan RuDA.Sitotoksisitas RuDA-NP dan RuDA yang diinduksi cahaya dalam sel kanker MDA-MB-231 dengan pewarnaan sel hidup / mati menggunakan calcein AM (fluoresensi hijau untuk sel hidup) dan propidium iodida (PI, fluoresensi merah untuk sel mati).dikonfirmasi oleh sel) sebagai probe fluoresen.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6C, sel yang diobati dengan RuDA-NP atau RuDA tetap layak tanpa iradiasi, sebagaimana dibuktikan oleh fluoresensi hijau yang intens.Sebaliknya, di bawah iradiasi laser, hanya fluoresensi merah yang diamati, yang menegaskan fotositotoksisitas efektif dari NP RuDA atau RuDA.Patut dicatat bahwa fluoresensi hijau muncul setelah penambahan Vc, yang menunjukkan pelanggaran fotositotoksisitas NP RuDA dan RuDA.Hasil ini konsisten dengan uji fotositotoksisitas in vitro.
Viabilitas tergantung dosis dari sel A RuDA- dan B RuDA-NP dalam sel MDA-MB-231 dengan ada atau tidaknya Vc (0,5 mM), masing-masing.Batang kesalahan, rata-rata ± standar deviasi (n = 3). Uji t dua sisi tidak berpasangan *p < 0,05, **p < 0,01, dan ***p < 0,001. Uji t dua sisi tidak berpasangan *p < 0,05, **p < 0,01, dan ***p < 0,001. епарные оронние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 ***p <0,001. Uji-t dua sisi tidak berpasangan *p<0,05, **p<0,01, dan ***p<0,001.t *p < 0,05、**p < 0,01 ***p < 0,001。t *p < 0,05、**p < 0,01 ***p < 0,001。 епарные оронние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 ***p <0,001. Uji-t dua sisi tidak berpasangan *p<0,05, **p<0,01, dan ***p<0,001.C Analisis pewarnaan sel hidup/mati menggunakan calcein AM dan propidium iodida sebagai probe fluoresen.Bilah skala: 30 m.Gambar representatif dari tiga pengulangan biologis dari masing-masing kelompok ditampilkan.D Gambar fluoresensi confocal dari produksi ROS dalam sel MDA-MB-231 dalam kondisi perawatan yang berbeda.Fluoresensi DCF hijau menunjukkan adanya ROS.Disinari dengan laser dengan panjang gelombang 808 nm dengan daya 0,5 W/cm2 selama 10 menit (300 J/cm2).Bilah skala: 30 m.Gambar representatif dari tiga pengulangan biologis dari masing-masing kelompok ditampilkan.E Flow cytometry RuDA-NPs (50 M) atau RuDA (50 M) analisis pengobatan dengan atau tanpa laser 808 nm (0,5 W cm-2) di hadapan dan tidak adanya Vc (0,5 mM) selama 10 menit.Gambar representatif dari tiga pengulangan biologis dari masing-masing kelompok ditampilkan.F Nrf-2, HSP70 dan HO-1 dari sel MDA-MB-231 yang diobati dengan RuDA-NPs (50 M) dengan atau tanpa penyinaran laser 808 nm (0,5 W cm-2, 10 menit, 300 J cm-2), sel mengekspresikan 2).Gambar representatif dari dua pengulangan biologis dari masing-masing kelompok ditampilkan.
Produksi ROS intraseluler dalam sel MDA-MB-231 diperiksa menggunakan metode pewarnaan 2,7-dichlorodihydrofluorescein diacetate (DCFH-DA).Seperti yang ditunjukkan pada gambar.6D, sel yang diobati dengan RuDA-NP atau RuDA menunjukkan fluoresensi hijau yang berbeda ketika disinari dengan laser 808 nm, menunjukkan bahwa RuDA-NP dan RuDA memiliki kemampuan yang efisien untuk menghasilkan ROS.Sebaliknya, dengan tidak adanya cahaya atau dengan adanya Vc, hanya sinyal fluoresen yang lemah dari sel yang diamati, yang menunjukkan sedikit pembentukan ROS.Tingkat ROS intraseluler dalam sel RuDA-NP dan sel MDA-MB-231 yang diobati dengan RuDA selanjutnya ditentukan oleh flow cytometry.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar Tambahan 25, intensitas fluoresensi rata-rata (MFI) yang dihasilkan oleh RuDA-NPs dan RuDA di bawah iradiasi laser 808 nm meningkat secara signifikan masing-masing sekitar 5,1 dan 4,8 kali, dibandingkan dengan kelompok kontrol, mengkonfirmasi formasi AFK mereka yang sangat baik.kapasitas.Namun, level ROS intraseluler dalam sel RuDA-NP atau MDA-MB-231 yang diobati dengan RuDA hanya sebanding dengan kontrol tanpa iradiasi laser atau dengan adanya Vc, mirip dengan hasil analisis fluoresensi confocal.
Telah ditunjukkan bahwa mitokondria adalah target utama kompleks Ru(II)-arena60.Oleh karena itu, lokalisasi subseluler RuDA dan RuDA-NP diselidiki.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar Tambahan 26, RuDA dan RuDA-NP menunjukkan profil distribusi seluler yang serupa dengan akumulasi tertinggi di mitokondria (masing-masing 62,5 ± 4,3 dan 60,4 ± 3,6 ng / mg protein).Namun, hanya sejumlah kecil Ru yang ditemukan dalam fraksi inti Bijih dan NP Bijih (masing-masing 3,5 dan 2,1%).Fraksi sel yang tersisa mengandung rutenium residu: 31,7% (30,6 ± 3,4 ng/mg protein) untuk RuDA dan 42,9% (47,2 ± 4,5 ng/mg protein) untuk RuDA-NP.Secara umum, Ore dan NP Ore terutama terakumulasi di mitokondria.Untuk menilai disfungsi mitokondria, kami menggunakan pewarnaan JC-1 dan MitoSOX Red untuk menilai potensi membran mitokondria dan kapasitas produksi superoksida.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar Tambahan. 27, fluoresensi hijau intens (JC-1) dan merah (MitoSOX Red) diamati pada sel yang diobati dengan RuDA dan RuDA-NP di bawah iradiasi laser 808 nm, menunjukkan bahwa RuDA dan RuDA-NP sangat berfluoresensi Secara efektif dapat menginduksi depolarisasi membran mitokondria dan produksi superoksida.Selain itu, mekanisme kematian sel ditentukan menggunakan analisis flow cytometry berbasis annexin V-FITC/propidium iodide (PI).Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6E, ketika disinari dengan laser 808 nm, RuDA dan RuDA-NP menginduksi tingkat apoptosis awal yang meningkat secara signifikan (kuadran kanan bawah) dalam sel MDA-MB-231 dibandingkan dengan laser PBS atau PBS plus.sel yang diproses.Namun, ketika Vc ditambahkan, tingkat apoptosis RuDA dan RuDA-NP menurun secara signifikan dari masing-masing 50,9% dan 52,0% menjadi 15,8% dan 17,8%, yang menegaskan peran penting ROS dalam fotositotoksisitas RuDA dan RuDA-NP..Selain itu, sedikit sel nekrotik diamati pada semua kelompok yang diuji (kuadran kiri atas), menunjukkan bahwa apoptosis mungkin merupakan bentuk utama kematian sel yang disebabkan oleh RuDA dan RuDA-NPs.
Karena kerusakan stres oksidatif merupakan penentu utama apoptosis, faktor nuklir yang terkait dengan eritroid 2, faktor 2 (Nrf2) 62, pengatur utama sistem antioksidan, diselidiki dalam MDA-MB-231 yang diobati dengan RuDA-NPs.Mekanisme kerja NP RuDA yang diinduksi oleh iradiasi.Pada saat yang sama, ekspresi protein heme oksigenase 1 (HO-1) hilir juga terdeteksi.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6F dan Gambar Tambahan 29, fototerapi yang dimediasi RuDA-NP meningkatkan tingkat ekspresi Nrf2 dan HO-1 dibandingkan dengan kelompok PBS, menunjukkan bahwa RuDA-NP dapat merangsang jalur pensinyalan stres oksidatif.Selain itu, untuk mempelajari efek fototermal RuDA-NPs63, ekspresi protein kejut panas Hsp70 juga dievaluasi.Jelas bahwa sel-sel yang diobati dengan RuDA-NPs + iradiasi laser 808 nm menunjukkan peningkatan ekspresi Hsp70 dibandingkan dengan dua kelompok lainnya, yang mencerminkan respons seluler terhadap hipertermia.
Hasil in vitro yang luar biasa mendorong kami untuk menyelidiki kinerja in vivo RuDA-NP pada tikus telanjang dengan tumor MDA-MB-231.Distribusi jaringan NP RuDA dipelajari dengan menentukan kandungan rutenium di hati, jantung, limpa, ginjal, paru-paru, dan tumor.Seperti yang ditunjukkan pada gambar.7A, kandungan maksimum NP Bijih dalam organ normal muncul pada waktu pengamatan pertama (4 jam), sedangkan kandungan maksimum ditentukan dalam jaringan tumor 8 jam setelah injeksi, mungkin karena NP Bijih.Efek EPR dari LF.Berdasarkan hasil distribusi, durasi optimal perlakuan dengan NP ore diambil 8 jam setelah pemberian.Untuk mengilustrasikan proses akumulasi RuDA-NP di lokasi tumor, sifat fotoakustik (PA) dari RuDA-NP dipantau dengan merekam sinyal PA RuDA-NP pada waktu yang berbeda setelah injeksi.Pertama, sinyal PA RuDA-NP in vivo dinilai dengan merekam gambar PA dari situs tumor setelah injeksi intratumoral RuDA-NP.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar Tambahan 30, RuDA-NP menunjukkan sinyal PA yang kuat, dan ada korelasi positif antara konsentrasi RuDA-NP dan intensitas sinyal PA (Gambar Tambahan 30A).Kemudian, gambar PA in vivo dari situs tumor direkam setelah injeksi intravena RuDA dan RuDA-NP pada titik waktu yang berbeda setelah injeksi.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7B, sinyal PA RuDA-NPs dari lokasi tumor secara bertahap meningkat seiring waktu dan mencapai dataran tinggi pada 8 jam pasca injeksi, konsisten dengan hasil distribusi jaringan yang ditentukan oleh analisis ICP-MS.Sehubungan dengan RuDA (Gambar Tambahan 30B), intensitas sinyal PA maksimum muncul 4 jam setelah injeksi, menunjukkan laju masuknya RuDA yang cepat ke dalam tumor.Selain itu, perilaku ekskresi RuDA dan RuDA-NPs diselidiki dengan menentukan jumlah rutenium dalam urin dan feses menggunakan ICP-MS.Rute utama eliminasi RuDA (Gambar Tambahan 31) dan RuDA-NP (Gambar 7C) adalah melalui feses, dan pembersihan efektif RuDA dan RuDA-NP diamati selama periode penelitian 8 hari, yang berarti bahwa RuDA dan RuDA-NP dapat dihilangkan secara efisien dari tubuh tanpa toksisitas jangka panjang.
A. Distribusi RuDA-NP ex vivo dalam jaringan tikus ditentukan oleh kandungan Ru (persentase dosis Ru (ID) yang diberikan per gram jaringan) pada waktu yang berbeda setelah injeksi.Data adalah mean ± standar deviasi (n = 3). Uji t dua sisi tidak berpasangan *p < 0,05, **p < 0,01, dan ***p < 0,001. Uji t dua sisi tidak berpasangan *p < 0,05, **p < 0,01, dan ***p < 0,001. епарные оронние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 ***p <0,001. Uji-t dua sisi tidak berpasangan *p<0,05, **p<0,01, dan ***p<0,001.t *p < 0,05、**p < 0,01 ***p < 0,001。t *p < 0,05、**p < 0,01 ***p < 0,001。 епарные оронние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 ***p <0,001. Uji-t dua sisi tidak berpasangan *p<0,05, **p<0,01, dan ***p<0,001.Gambar B PA dari situs tumor in vivo pada eksitasi 808 nm setelah pemberian intravena RuDA-NP (10 mol kg-1) pada titik waktu yang berbeda.Setelah pemberian intravena NP RuDA (10 mol kg-1), C Ru dikeluarkan dari tikus dengan urin dan feses pada interval waktu yang berbeda.Data adalah mean ± standar deviasi (n = 3).
Kapasitas pemanasan RuDA-NP in vivo dipelajari pada tikus telanjang dengan tumor MDA-MB-231 dan RuDA untuk perbandingan.Seperti yang ditunjukkan pada gambar.8A dan tambahan Gambar. 32, kelompok kontrol (garam) menunjukkan perubahan suhu yang lebih sedikit (ΔT 3 °C) setelah 10 menit paparan terus menerus.Namun, suhu RuDA-NPs dan RuDA meningkat pesat dengan suhu maksimum masing-masing 55,2 dan 49,9 °C, memberikan hipertermia yang cukup untuk terapi kanker in vivo.Peningkatan suhu tinggi yang diamati untuk NP RuDA (ΔT 24°C) dibandingkan dengan RuDA (ΔT 19°C) mungkin karena permeabilitasnya yang lebih baik dan akumulasi dalam jaringan tumor karena efek EPR.
Gambar termal inframerah tikus dengan tumor MDA-MB-231 disinari dengan laser 808 nm pada waktu yang berbeda 8 jam setelah injeksi.Gambar representatif dari empat pengulangan biologis dari masing-masing kelompok ditampilkan.B Volume tumor relatif dan C Massa tumor rata-rata dari berbagai kelompok tikus selama pengobatan.D Kurva berat badan dari kelompok tikus yang berbeda.Disinari dengan laser dengan panjang gelombang 808 nm dengan daya 0,5 W/cm2 selama 10 menit (300 J/cm2).Batang kesalahan, rata-rata ± standar deviasi (n = 3). Uji t dua sisi tidak berpasangan *p < 0,05, **p < 0,01, dan ***p < 0,001. Uji t dua sisi tidak berpasangan *p < 0,05, **p < 0,01, dan ***p < 0,001. епарные оронние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 ***p <0,001. Uji-t dua sisi tidak berpasangan *p<0,05, **p<0,01, dan ***p<0,001.t *p < 0,05、**p < 0,01 ***p < 0,001。t *p < 0,05、**p < 0,01 ***p < 0,001。 епарные оронние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 ***p <0,001. Uji-t dua sisi tidak berpasangan *p<0,05, **p<0,01, dan ***p<0,001. Gambar pewarnaan E H&E organ utama dan tumor dari kelompok perlakuan yang berbeda, termasuk kelompok Saline, Saline + Laser, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs, dan RuDA-NPs + Laser. Gambar pewarnaan E H&E organ utama dan tumor dari kelompok perlakuan yang berbeda, termasuk kelompok Saline, Saline + Laser, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs, dan RuDA-NPs + Laser. Laser DA Gambar pewarnaan E H&E organ utama dan tumor dari kelompok perlakuan yang berbeda, termasuk kelompok saline, saline + laser, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs, dan RuDA-NPs + Laser.E H&E + RuDA、RuDA + RuDA-NPs RuDA-NPs +E H&E ашивание E H&E основных органов опухолей азличных ечения, ая ологический аствор, ологический аствор + азер, RuDA, RuDA + Pewarnaan E H&E organ utama dan tumor dari berbagai kelompok pengobatan termasuk saline, saline + laser, RuDA, RuDA + laser, RuDA-NPs, dan RuDA-NPs + laser.Bilah skala: 60 m.
Efek fototerapi in vivo dengan NP RuDA dan RuDA dievaluasi di mana tikus telanjang dengan tumor MDA-MB-231 disuntik secara intravena dengan NP RuDA atau RuDA dengan dosis tunggal 10,0 mol kg-1 melalui vena ekor, dan kemudian 8 jam setelah injeksi.penyinaran laser dengan panjang gelombang 808 nm.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8B, volume tumor meningkat secara signifikan pada kelompok saline dan laser, menunjukkan bahwa iradiasi saline atau laser 808 memiliki sedikit efek pada pertumbuhan tumor.Seperti pada kelompok salin, pertumbuhan tumor yang cepat juga diamati pada tikus yang diobati dengan RuDA-NPs atau RuDA tanpa adanya iradiasi laser, menunjukkan toksisitas gelap yang rendah.Sebaliknya, setelah iradiasi laser, baik pengobatan RuDA-NP dan RuDA menginduksi regresi tumor yang signifikan dengan pengurangan volume tumor masing-masing 95,2% dan 84,3%, dibandingkan dengan kelompok yang diobati dengan salin, menunjukkan PDT sinergis yang sangat baik., dimediasi oleh efek RuDA/CHTV.– NP atau Bijih Dibandingkan dengan RuDA, NP RuDA menunjukkan efek fototerapi yang lebih baik, yang terutama disebabkan oleh efek EPR dari NP RuDA.Hasil penghambatan pertumbuhan tumor dinilai lebih lanjut dengan berat tumor yang dipotong pada hari ke 15 pengobatan (Gambar 8C dan Gambar Tambahan 33).Massa tumor rata-rata pada tikus yang diobati dengan RuDA-NP dan tikus yang diobati dengan RuDA masing-masing adalah 0,08 dan 0,27 g, yang jauh lebih ringan daripada pada kelompok kontrol (1,43 g).
Selain itu, berat badan tikus dicatat setiap tiga hari untuk mempelajari toksisitas gelap RuDA-NPs atau RuDA in vivo.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8D, tidak ada perbedaan signifikan dalam berat badan yang diamati untuk semua kelompok perlakuan. Selanjutnya dilakukan pewarnaan hematoxylin dan eosin (H&E) organ utama (jantung, hati, limpa, paru-paru, dan ginjal) dari kelompok perlakuan yang berbeda. Selanjutnya dilakukan pewarnaan hematoxylin dan eosin (H&E) organ utama (jantung, hati, limpa, paru-paru, dan ginjal) dari kelompok perlakuan yang berbeda. оме ого, о оведено окрашивание ематоксилином озином (H&E) основных органов (сердца, ечени, елезенки, оегких . Selain itu, dilakukan pewarnaan hematoxylin dan eosin (H&E) organ utama (jantung, hati, limpa, paru-paru, dan ginjal) dari kelompok perlakuan yang berbeda.(H&E) (DIA) оме ого, оводили окрашивание ематоксилином озином (H&E) основных органов (сердца, ечени, елезенки, егких еаер) Selain itu, pewarnaan hematoxylin dan eosin (H&E) organ utama (jantung, hati, limpa, paru-paru, dan ginjal) dilakukan pada kelompok perlakuan yang berbeda.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar.8E, gambar pewarnaan H&E dari lima organ utama dari kelompok RuDA-NP dan RuDA tidak menunjukkan kelainan atau kerusakan organ yang jelas. 8E, gambar pewarnaan H&E dari lima organ utama dari kelompok RuDA-NP dan RuDA tidak menunjukkan kelainan atau kerusakan organ yang jelas.Seperti yang ditunjukkan pada gambar.8E, ображения окрашивания H&E основных органов RuDA-NPs RuDA е емонстрируют аномалий овреждений органов. Gambar pewarnaan 8E, H&E dari lima organ utama dari kelompok RuDA-NP dan RuDA tidak menunjukkan kelainan atau lesi organ yang jelas.8E RuDA-NPs RuDA H&E8E RuDA-NPs RuDA H&E ак оказано а е 8E, ображения окрашивания H&E основных органов RuDA-NPs RuDA е оказали аномалий овреждения. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8E, gambar pewarnaan H&E dari lima organ utama dari kelompok RuDA-NP dan RuDA tidak menunjukkan kelainan atau kerusakan organ yang jelas.Hasil ini menunjukkan bahwa baik RuDA-NP maupun RuDA tidak menunjukkan tanda-tanda toksisitas in vivo. Selain itu, gambar pewarnaan tumor H&E menunjukkan bahwa kelompok RuDA + Laser dan RuDA-NPs + Laser dapat menyebabkan penghancuran sel kanker yang parah, menunjukkan kemanjuran fototerapi in vivo yang sangat baik dari RuDA dan RuDA-NPs. Selain itu, gambar pewarnaan tumor H&E menunjukkan bahwa kelompok RuDA + Laser dan RuDA-NPs + Laser dapat menyebabkan penghancuran sel kanker yang parah, menunjukkan kemanjuran fototerapi in vivo yang sangat baik dari RuDA dan RuDA-NPs.Selain itu, gambar tumor bernoda hematoxylin-eosin menunjukkan bahwa kelompok RuDA+Laser dan RuDA-NPs+Laser dapat menginduksi penghancuran sel kanker yang parah, menunjukkan kemanjuran fototerapi superior RuDA dan RuDA-NPs in vivo.H&E RuDA + Laser RuDA-NPs + Laser RuDA RuDA-NPs， 肿瘤 & e ruda + laser ruda-nps + laser 导致 ， ruda ruda-nps 的 体内kanSelain itu, gambar tumor bernoda hematoxylin dan eosin menunjukkan bahwa kelompok RuDA+Laser dan RuDA-NPs+Laser menghasilkan penghancuran sel kanker yang parah, menunjukkan kemanjuran fototerapi superior RuDA dan RuDA-NPs in vivo.
Kesimpulannya, kompleks organologam Ru(II)-arene (RuDA) dengan ligan tipe DA dirancang untuk memfasilitasi proses ISC menggunakan metode agregasi.RuDA yang disintesis dapat merakit sendiri melalui interaksi non-kovalen untuk membentuk sistem supramolekul yang diturunkan dari RuDA, sehingga memfasilitasi pembentukan 1O2 dan konversi fototermal yang efisien untuk terapi kanker yang diinduksi cahaya.Patut dicatat bahwa RuDA monomer tidak menghasilkan 1O2 di bawah iradiasi laser pada 808 nm, tetapi dapat menghasilkan sejumlah besar 1O2 dalam keadaan teragregasi, menunjukkan rasionalitas dan efisiensi desain kami.Studi selanjutnya menunjukkan bahwa rakitan supramolekul memberi RuDA sifat fotofisik dan fotokimia yang ditingkatkan, seperti penyerapan pergeseran merah dan ketahanan pemutihan foto, yang sangat diinginkan untuk pemrosesan PDT dan PTT.Baik percobaan in vitro dan in vivo telah menunjukkan bahwa NP RuDA dengan biokompatibilitas yang baik dan akumulasi yang baik dalam tumor menunjukkan aktivitas antikanker yang diinduksi cahaya yang sangat baik pada penyinaran laser pada panjang gelombang 808 nm.Dengan demikian, NP RuDA sebagai reagen PDT / PTW supramolekul bimodal yang efektif akan memperkaya set fotosensitizer yang diaktifkan pada panjang gelombang di atas 800 nm.Desain konseptual sistem supramolekul menyediakan rute yang efisien untuk fotosensitizer yang diaktifkan NIR dengan efek fotosensitisasi yang sangat baik.
Semua bahan kimia dan pelarut diperoleh dari pemasok komersial dan digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut.RuCl3 dibeli dari Boren Precious Metals Co., Ltd. (Kunming, China).[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-fenantrolin-5,6-dion) dan 4,7-bis[4-(N,N-difenilamino)fenil]-5 ,6-Diamino-2,1,3-benzothiadiazole disintesis menurut penelitian sebelumnya64,65.Spektrum NMR direkam pada spektrometer Bruker Avance III-HD 600 MHz di Southeastern University Analytical Test Center menggunakan pelarut d6-DMSO atau CDCl3.Pergeseran kimia diberikan dalam ppm.sehubungan dengan tetrametilsilana, dan konstanta interaksi J diberikan dalam nilai absolut dalam hertz.Spektrometri massa resolusi tinggi (HRMS) dilakukan pada instrumen Agilent 6224 ESI/TOF MS.Analisis unsur C, H, dan N dilakukan pada penganalisis unsur (Elementar) Vario MICROCHNOS.Spektrum UV-tampak diukur pada spektrofotometer Shimadzu UV3600.Spektrum fluoresensi direkam pada spektrofluorimeter Shimadzu RF-6000.Spektrum EPR direkam pada instrumen Bruker EMXmicro-6/1.Morfologi dan struktur sampel yang disiapkan dipelajari pada instrumen FEI Tecnai G20 (TEM) dan Bruker Icon (AFM) yang beroperasi pada tegangan 200 kV.Hamburan cahaya dinamis (DLS) dilakukan pada Nanobrook Omni analyzer (Brookhaven).Sifat fotoelektrokimia diukur pada pengaturan elektrokimia (CHI-660, Cina).Gambar fotoakustik diperoleh menggunakan sistem FUJIFILM VisualSonics Vevo® LAZR.Gambar confocal diperoleh menggunakan mikroskop confocal Olympus FV3000.Analisis FACS dilakukan pada flow cytometer BD Calibur.Eksperimen kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC) dilakukan pada sistem Waters Alliance e2695 menggunakan detektor UV/Vis 2489.Tes Kromatografi Permeasi Gel (GPC) direkam pada instrumen Thermo ULTIMATE 3000 menggunakan detektor indeks bias ERC RefratoMax520.
[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-phenanthroline-5,6-dione)64 (481,0 mg, 1,0 mmol), 4,7-bis[4 -(N, N-difenilamino)fenil]-5,6-diamino-2,1,3-benzothiadiazole 65 (652,0 mg, 1,0 mmol) dan asam asetat glasial (30 mL) diaduk pada lemari pendingin refluks selama 12 jam.Pelarut kemudian dihilangkan dalam vakum menggunakan rotary evaporator.Residu yang dihasilkan dimurnikan dengan kromatografi kolom flash (silika gel, CH2Cl2:MeOH=20:1) untuk mendapatkan RuDA sebagai bubuk hijau (rendemen: 877,5 mg, 80%).dubur.Dihitung untuk C64H48Cl2N8RuS: C 67.84, H 4.27, N 9.89.Ditemukan: C 67.92, H 4.26, N 9.82.1H NMR (600 MHz, d6-DMSO) 10,04 (dtk, 2H), 8,98 (dtk, 2H), 8,15 (dtk, 2H), 7,79 (dtk, 4H), 7,44 (dt, 8H), 7,21 (d, J = 31,2 Hz, 16H), 6,47 (dtk, 2H), 6,24 (dtk, 2H), 2,69 (dtk, 1H), 2 .25 (dtk, 3H), 0,99 (dtk, 6H).13c nmr (150 MHZ, D6-DMSO), (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, 103.49 , 103. , 86.52, 84.75, 63.29, 30.90, 22.29, 18.83.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 1097,25.
Sintesis 4,7-bis[4-(N,N-diethylamino)phenyl-5,6-diamino-2,1,3-benzothiadiazole (L2): L2 disintesis dalam dua tahap.Pd(PPh3)4 (46 mg, 0,040 mmol) ditambahkan ke dalam larutan N,N-dietil-4-(tributilstannyl)anilin (1,05 g, 2,4 mmol) dan 4,7-dibromo-5,6-dinitro - 2, 1,3-benzothiadiazole (0,38 g, 1,0 mmol) dalam toluena kering (100 ml).Campuran diaduk pada suhu 100oC selama 24 jam.Setelah menghilangkan toluena dalam vakum, padatan yang dihasilkan dicuci dengan petroleum eter.Kemudian campuran senyawa ini (234,0 mg, 0,45 mmol) dan serbuk besi (0,30 g, 5,4 mmol) dalam asam asetat (20 ml) diaduk pada 80°C selama 4 jam.Campuran reaksi dituangkan ke dalam air dan padatan coklat yang dihasilkan dikumpulkan dengan penyaringan.Produk dimurnikan dua kali dengan sublimasi vakum untuk menghasilkan padatan hijau (126,2 mg, hasil 57%).dubur.Dihitung untuk C26H32N6S: C 67.79, H 7.00, N 18.24.Ditemukan: C 67.84, H 6.95, H 18.16.1H NMR (600 MHz, CDCl3), (ppm) 7,42 (d, 4H), 6,84 (d, 4H), 4,09 (dtk, 4H), 3,42 (d, 8H ), 1,22 (dt, 12H).13С NMR (150 MHz, CDCl3), (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.
Senyawa disiapkan dan dimurnikan mengikuti prosedur yang mirip dengan RuDA.dubur.Dihitung untuk C48H48Cl2N8RuS: C 61.27, H 5.14, N 11.91.Ditemukan: C, 61,32, H, 5,12, N, 1,81,1H NMR (600 MHz, d6-DMSO), (ppm) 10,19 (dtk, 2H), 9,28 (dtk, 2H), 8,09 (dtk, 2H), 7,95 (dtk, 4H), 6,93 (dtk, 4H), 6,48 (d, 2H), 6,34 (dt, 2H), 3,54 (t, 8H), 2,80 (m, 1H), 2,33 (dt, 3H), 1,31 (t, 12H), 1,07 (s, 6H).13c nmr (151 mhz, CDCL3), (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., 87.0, 38.06, 31.22, 29.69, 22.29, 19.19, 14.98, 12.93.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 905,24.
RuDA dilarutkan dalam MeOH/H2O (5/95, v/v) pada konsentrasi 10 M.Spektrum serapan RuDA diukur setiap 5 menit pada spektrofotometer Shimadzu UV-3600 di bawah penyinaran dengan sinar laser dengan panjang gelombang 808 nm (0,5 W/cm2).Spektrum ICG direkam dalam kondisi yang sama dengan standar.
Spektrum EPR direkam pada spektrometer Bruker EMXmicro-6/1 dengan daya gelombang mikro 20 mW, jangkauan pemindaian 100 G, dan modulasi medan 1 G. 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidone (TEMP) dan 5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide (DMPO) digunakan sebagai spin trap.Spektrum resonansi spin elektron direkam untuk larutan campuran RuDA (50 M) dan TEMF (20 mM) atau DMPO (20 mM) di bawah aksi radiasi laser dengan panjang gelombang 808 nm (0,5 W/cm2).
Perhitungan DFT dan TD-DFT untuk RuDA dilakukan pada level PBE1PBE/6–31 G*//LanL2DZ dalam larutan berair menggunakan program Gaussian 1666,67,68.Distribusi HOMO-LUMO, lubang dan elektron dari keadaan tereksitasi singlet energi rendah RuDA diplot menggunakan program GaussView (versi 5.0).
Kami pertama-tama mencoba mengukur efisiensi pembangkitan 1O2 RuDA menggunakan spektroskopi UV-tampak konvensional dengan ICG (ΦΔ = 0,002) sebagai standar, tetapi fotodegradasi ICG sangat mempengaruhi hasilnya.Dengan demikian, hasil kuantum 1O2 RuDA diukur dengan mendeteksi perubahan intensitas fluoresensi ABDA pada sekitar 428 nm ketika disinari dengan laser dengan panjang gelombang 808 nm (0,5 W/cm2).Eksperimen dilakukan pada NP RuDA dan RuDA (20 M) dalam air/DMF (98/2, v/v) yang mengandung ABDA (50 M).Hasil kuantum 1O2 dihitung menggunakan rumus berikut: (PS) = (ICG) × (rFS/APS)/(rICG/AICG).rPS dan rICG masing-masing adalah laju reaksi ABDA dengan 1O2 yang diperoleh dari fotosensitizer dan ICG.APS dan AICG adalah absorbansi fotosensitizer dan ICG masing-masing pada 808 nm.
Pengukuran AFM dilakukan dalam kondisi cair menggunakan mode scan pada sistem Bruker Dimension Icon AFM.Menggunakan struktur terbuka dengan sel cair, sel dicuci dua kali dengan etanol dan dikeringkan dengan aliran nitrogen.Masukkan sel kering ke kepala optik mikroskop.Segera tempatkan setetes sampel ke dalam genangan cairan dan letakkan di atas kantilever menggunakan jarum suntik plastik sekali pakai steril dan jarum steril.Tetesan lain ditempatkan langsung pada sampel, dan ketika kepala optik diturunkan, dua tetes bergabung, membentuk meniskus antara sampel dan reservoir cair.Pengukuran AFM dilakukan menggunakan kantilever nitrida berbentuk V SCANASYST-FLUID (Bruker, kekerasan k = 0,7 N m-1, f0 = 120–180 kHz).
Kromatogram HPLC diperoleh pada sistem Waters e2695 yang dilengkapi dengan kolom phoenix C18 (250x4,6 mm, 5 m) menggunakan detektor UV/Vis 2489.Panjang gelombang detektor adalah 650 nm.Fase gerak A dan B adalah air dan metanol, masing-masing, dan laju aliran fase gerak adalah 1,0 ml·menit-1.Gradien (pelarut B) adalah sebagai berikut: 100% dari 0 hingga 4 menit, 100% hingga 50% dari 5 hingga 30 menit, dan reset ke 100% dari 31 hingga 40 menit.Bijih dilarutkan dalam larutan campuran metanol dan air (50/50, berdasarkan volume) pada konsentrasi 50 M.Volume injeksi adalah 20 l.
Pengujian GPC direkam pada instrumen Thermo ULTIMATE 3000 yang dilengkapi dengan dua kolom PL aquagel-OH MIXED-H (2×300×7,5 mm, 8 m) dan detektor indeks bias ERC RefratoMax520.Kolom GPC dielusi dengan air pada laju alir 1 ml/menit pada suhu 30°C.NP bijih dilarutkan dalam larutan PBS (pH = 7,4, 50 M), volume injeksi adalah 20 L.
Arus foto diukur pada pengaturan elektrokimia (CHI-660B, Cina).Respons optoelektronik ketika laser dihidupkan dan dimatikan (808 nm, 0,5 W/cm2) masing-masing diukur pada tegangan 0,5 V dalam kotak hitam.Sel tiga elektroda standar digunakan dengan elektroda karbon kaca (GCE) berbentuk L sebagai elektroda kerja, elektroda kalomel standar (SCE) sebagai elektroda referensi, dan piringan platina sebagai elektroda lawan.Larutan Na2SO4 0,1 M digunakan sebagai elektrolit.
Garis sel kanker payudara manusia MDA-MB-231 dibeli dari KeyGEN Biotec Co., LTD (Nanjing, Cina, nomor katalog: KG033).Sel ditumbuhkan dalam lapisan tunggal di Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM, glukosa tinggi) yang dilengkapi dengan larutan 10% serum janin sapi (FBS), penisilin (100 g/ml) dan streptomisin (100 g/ml).Semua sel dikultur pada suhu 37 ° C dalam suasana lembab yang mengandung 5% CO2.
Uji MTT digunakan untuk menentukan sitotoksisitas RuDA dan RuDA-NPs di hadapan dan tidak adanya iradiasi cahaya, dengan atau tanpa Vc (0,5 mM).Sel kanker MDA-MB-231 ditumbuhkan dalam pelat 96-sumur dengan kepadatan sel sekitar 1 x 105 sel/ml/sumur dan diinkubasi selama 12 jam pada suhu 37,0°C dalam atmosfer 5% CO2 dan 95% udara.NP RuDA dan RuDA yang dilarutkan dalam air ditambahkan ke dalam sel.Setelah 12 jam inkubasi, sel dipapar radiasi laser 0,5 W cm -2 pada panjang gelombang 808 nm selama 10 menit (300 J cm -2) kemudian diinkubasi di tempat gelap selama 24 jam.Sel-sel kemudian diinkubasi dengan MTT (5 mg/ml) selama 5 jam lagi.Terakhir, ubah media menjadi DMSO (200 l) untuk melarutkan kristal formazan ungu yang dihasilkan.Nilai OD diukur menggunakan microplate reader dengan panjang gelombang 570/630 nm.Nilai IC50 untuk setiap sampel dihitung menggunakan perangkat lunak SPSS dari kurva dosis-respon yang diperoleh dari setidaknya tiga percobaan independen.
Sel MDA-MB-231 diperlakukan dengan RuDA dan RuDA-NP pada konsentrasi 50 M.Setelah 12 jam inkubasi, sel disinari dengan laser dengan panjang gelombang 808 nm dan daya 0,5 W/cm2 selama 10 menit (300 J/cm2).Pada kelompok vitamin C (Vc), sel diperlakukan dengan 0,5 mM Vc sebelum penyinaran laser.Sel kemudian diinkubasi dalam gelap selama 24 jam tambahan, kemudian diwarnai dengan calcein AM dan propidium iodida (20 g/ml, 5 l) selama 30 menit, kemudian dicuci dengan PBS (10 l, pH 7,4).gambar sel yang diwarnai.
Waktu posting: 23 Sep-2022
