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I fotosensibilizatori efficaci sò particularmente impurtanti per l'usu clinicu generalizatu di a fototerapia.Tuttavia, i fotosensibilizatori cunvinziunali soffrenu generalmente di assorbimentu di lunghezza d'onda corta, fotostabilità insufficiente, rendimentu quantum bassu di spezie reattive di l'ossigenu (ROS), è aggregazione indotta da quenching di ROS.Quì avemu signalatu un fotosensibilizzante supramolecular (RuDA) vicinu à l'infrarossu (NIR) mediatu da l'auto-assemblea di complexi organometallici Ru(II)-arene in suluzione acquosa.RuDA pò generà solu l'ossigenu singlet (1O2) in u statu aggregatu, è mostra un comportamentu di generazione 1O2 induvatu da aggregazione evidenti per un aumentu significativu di u prucessu di crossover trà u sistema singlet-triplet.Sottu l'azzione di a luce laser 808 nm, RuDA mostra un rendimentu quantum 1O2 di 16.4% (verde indocyanine appruvatu da FDA: ΦΔ = 0.2%) è una alta efficienza di cunversione fototermale di 24.2% (nanorods d'oru cummerciale) cù una excelente fotostabilità.: 21,0%, nanoshells d'oru: 13,0%).Inoltre, i RuDA-NP cù una bona biocompatibilità ponu accumulà preferenzialmente in i siti di tumore, causendu una regressione tumorale significativa durante a terapia fotodinamica cù una riduzione di 95,2% in u voluminu di tumore in vivo.Questa terapia fotodinamica chì aumenta l'aggregazione furnisce una strategia per u sviluppu di fotosensibilizatori cù proprietà fotofisiche è fotochimiche favorevoli.
Comparatu à a terapia convenzionale, a terapia fotodinamica (PDT) hè un trattamentu attraente per u cancer per via di i so vantaghji significativi cum'è un cuntrollu spaziotemporale precisu, a non-invasività, a resistenza à a droga insignificante è a minimizazione di l'effetti secundari 1,2,3.Sutta l'irradiazione luminosa, i fotosensibilizatori utilizati ponu esse attivati ​​per furmà spezie d'ossigenu altamente reattivu (ROS), chì portanu à apoptosi / necrosi o risposti immune4,5. Tuttavia, a maiò parte di i fotosensibilizatori cunvinziunali, cum'è i clori, i porfirini è l'antrachinoni, anu un assorbimentu di lunghezza d'onda relativamente corta (frequenza < 680 nm), chì risultanu in una cattiva penetrazione di luce per via di l'intensa assorbimentu di molécule biologiche (per esempiu, hemoglobina è melanina) a regione visibile6,7. Tuttavia, a maiò parte di i fotosensibilizatori cunvinziunali, cum'è i clori, i porfirini è l'antrachinoni, anu un assorbimentu di lunghezza d'onda relativamente corta (frequenza < 680 nm), chì risultanu in una cattiva penetrazione di luce per via di l'intensa assorbimentu di molécule biologiche (per esempiu, hemoglobina è melanina) a regione visibile6,7. 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. Tuttavia, i fotosensibilizatori più cumuni, cum'è i clorini, i porfirini è l'antrachinoni, anu un assorbimentu di lunghezza d'onda relativamente corta (< 680 nm) chì risulta in una cattiva penetrazione di luce per l'intensa assorbimentu di molécule biologiche (per esempiu, l'emoglobina è a melanina) in a regione visibile6,7.然而, 多数 多数, 如, 如 二, 具有 dar对 较 短短 波长 ​​(频率 由于 <680 nm), 因此 由于频率 对生物生物 分子 (如 血红 蛋白 和 黑色素 血红) 强烈) 黑色素) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 黑色素) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 黑色素) 强烈) 强烈) 黑色素) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈) 强烈黑色素, 黑色素) 强烈黑色素, 黑色素) 强烈黑色素, 黑色素) 强烈) 强烈) 强烈黑色素导致光穿透性差。然而, 多数多数 传统传统 的 多数, 二 氢 卟酚, 卟啉 蒽醌, 具有 对对 较 短 波长 吸收 (频率频率 <6801C (由于 由于由于 分子 (由于 由于蛋白 分子 (由于 由于吸收吸收 吸收 吸收 吸收 吸收 吸收 HI 导致光穿透性差。 Однако большинство традиционных фотосенсибилизаторов, таких как хлорины, порфирины и антрахиноны, имеют относительно коротковолновое поглощение (частота < 680 нм) из-за сильного поглощения биомолекул, таких как гемоглобин и меланин, что приводит к плохому проникновению света. Tuttavia, a maiò parte di i fotosensibilizatori tradiziunali, cum'è i clori, i porfirini è l'antrachinoni, anu un assorbimentu di lunghezza d'onda relativamente corta (frequenza < 680 nm) per via di una forte assorbimentu di biomolecole cum'è l'emoglobina è a melanina chì risultanu in una cattiva penetrazione di luce.Zona visibile 6.7.Per quessa, i fotosensibilizatori assorbenti vicinu à l'infrared (NIR) chì sò attivati ​​​​in a "finestra terapeutica" 700-900 nm sò adattati per a fototerapia.Siccomu a luce infrared vicinu hè u menu assorbita da i tessuti biologichi, pò purtà à una penetrazione più profonda è menu fotodannu8,9.
Sfurtunatamente, i fotosensibilizatori chì assorbanu NIR esistenti in generale anu una poca fotostabilità, una capacità di generazione di ossigenu singule (1O2) è un quenching 1O2 indotto da aggregazione, chì limita a so applicazione clinica10,11.Ancu s'ellu hè statu fattu un grande sforzu per migliurà e proprietà fotofisiche è fotochimiche di i fotosensibilizatori convenzionali, finu à quì parechji rapporti anu infurmatu chì i fotosensibilizatori chì assorbanu NIR ponu risolve tutti questi prublemi.Inoltre, parechji fotosensibilizatori anu dimustratu prumessa per a generazione efficiente di 1O212,13,14 quandu irradiati cù luce sopra 800 nm, postu chì l'energia di fotoni diminuite rapidamente in a regione vicinu à l'IR.Triphenylamine (TFA) cum'è un donatore di elettroni è [1,2,5]thiadiazole-[3,4-i]dipirido[a,c]phenazine (TDP) cum'è un gruppu accettore di elettroni Donore-accettore (DA) tinture una classe di coloranti , assorbendu l'infrarouge vicinu, chì sò stati largamente studiati per a bioimaging vicinu à l'infrared II è a terapia fototermale (PTT) per via di a so banda stretta.Cusì, i tinti di tipu DA ponu esse aduprati per PDT cù eccitazione vicinu à l'IR, anche si sò raramente studiati cum'è fotosensibilizatori per PDT.
Hè ben cunnisciutu chì l'alta efficienza di l'intersystem crossing (ISC) di fotosensibilizatori prumove a furmazione di 1O2.Una strategia cumuna per avanzà u prucessu ISC hè di rinfurzà l'accoppiamentu spin-orbit (SOC) di fotosensibilizatori introducendu atomi pesanti o parti organiche speciali.Tuttavia, stu approcciu hà ancu qualchi svantaghji è limitazioni19,20.Ricertamenti, l'auto-assemblea supramolecular hà furnitu un approcciu intelligente in fondu per a fabricazione di materiali funziunali à u livellu molekulari,21,22 cù numerosi vantaghji in a fototerapia: (1) i fotosensibilizatori auto-assemblati ponu avè u putenziale di furmà strutture di nastri.Simile à strutture elettroniche cù una distribuzione più densa di i livelli di energia per via di l'orbite sovrapposte trà i blocchi di costruzione.Per quessa, a partita d'energia trà u statu excitatu di singlet inferjuri (S1) è u statu excitatu di triplet vicinu (Tn) serà migliuratu, chì hè benefica per u prucessu ISC 23, 24 .(2) L'assemblea supramolecular riducerà a rilassazione non radiativa basatu annantu à u mecanismu di limitazione di u muvimentu intramolecular (RIM), chì prumove ancu u prucessu ISC 25, 26.(3) L'assemblea supramolecular pò prutege e molécule interne di u monomeru da l'ossidazione è a degradazione, per quessa, migliurà assai a fotostabilità di u fotosensibilizzante.Dati i vantaghji sopra, credemu chì i sistemi di fotosensibilisazione supramoleculari ponu esse una alternativa promettente per superà i difetti di PDT.
I cumplessi basati in Ru (II) sò una piattaforma medica promettente per l'applicazioni potenziali in u diagnosticu è a terapia di e malatie per via di e so proprietà biologiche uniche è attraenti28,29,30,31,32,33,34.Inoltre, l'abbundanza di stati eccitati è e proprietà fotofisicochimiche sintonizzabili di i cumplessi basati in Ru (II) furnisce grandi vantaghji per u sviluppu di fotosensibilizatori basati in Ru (II)35,36,37,38,39,40.Un esempiu notevuli hè u complexu di ruteniu (II) polipiridilu TLD-1433, chì hè attualmente in prucessi clinichi di Fase II cum'è fotosensibilizante per u trattamentu di u cancro di vejiga non invasivu muscular (NMIBC)41.Inoltre, i complexi organometallici di ruteniu (II) arene sò largamente usati com'è agenti chimioterapeuti per u trattamentu di u cancer per via di a so bassa toxicità è a facilità di mudificazione42,43,44,45.I pruprietà ionica di i complexi organometallici Ru(II)-arene ùn ponu micca solu migliurà a solubilità povira di cromofori DA in solventi cumuni, ma ancu migliurà l'assemblea di cromofori DA.Inoltre, a struttura pseudooctahedral half-sandwich di i complexi organometallici di Ru(II)-arenes pò impedisce stericamente l'agregazione H di cromofori DA-type, facilitendu cusì a furmazione di J-aggregazione cù bande d'absorption redshifted.In ogni casu, i svantaghji inerenti di i complexi Ru(II)-arene, cum'è a bassa stabilità è / o a biodisponibilità povira, ponu influenzà l'efficacità terapeutica è l'attività in vivo di i complexi arene-Ru(II).Tuttavia, i studii anu dimustratu chì questi svantaghji ponu esse superati da l'incapsulazione di complexi di ruteniu cù polimeri biocompatibili per incapsulazione fisica o cunjugazione covalente.
In questu travagliu, raportemu cumplessi DA-conjugated di Ru(II)-arene (RuDA) cun un trigger NIR via un legame di coordinazione trà u cromoforu DAD è a frazione Ru (II)-arene.I cumplessi risultanti ponu auto-assemble in vesiculi metalosupramoleculari in l'acqua per via di interazzioni non-covalenti.In particulare, l'assemblea supramolecular hà dotatu RuDA cù proprietà di crossing-over intersystem induced polymerization, chì anu aumentatu significativamente l'efficienza ISC, chì era assai favorevule per PDT (Fig. 1A).Per aumentà l'accumulazione di tumore è a biocompatibilità in vivo, Pluronic F127 (PEO-PPO-PEO) appruvatu da a FDA hè stata utilizata per incapsulà RuDA47,48,49 per creà nanoparticelle RuDA-NP (Figura 1B) chì hà agitu cum'è un PDT / Dual-High efficiente. modalità proxy PTT.In a fototerapia di u cancer (Figura 1C), RuDA-NP hè stata utilizata per trattà i topi nudi cù tumuri MDA-MB-231 per studià l'efficacità di PDT è PTT in vivo.
Illustrazione schematica di u mecanismu fotofisicu di RuDA in forme monomeriche è aggregate per a fototerapia di u cancer, sintesi di B RuDA-NP è C RuDA-NP per PDT è PTT attivati ​​da NIR.
RuDA, custituitu da funziunalità TPA è TDP, hè stata preparata secondu a prucedura mostrata in Figura Supplementaria 1 (Figura 2A), è RuDA hè stata carattarizata da spettri NMR 1H è 13C, spettrometria di massa di ionizzazione elettrospray è analisi elementale (Figura Supplementari 2-4). ).A mappa di a differenza di densità elettronica RuDA di a transizione singlet più bassa hè stata calculata da a teoria funziunale di densità dipendente di u tempu (TD-DFT) per studià u prucessu di trasferimentu di carica.Cum'è mostra in a Figura Supplementaria 5, a densità di l'elettroni deriva principalmente da trifenilamina à l'unità accettore TDP dopu a fotoeccitazione, chì pò esse attribuita à una transizione tipica di trasferimentu di carica intramolecular (CT).
Struttura chimica di Ore. B Spettri d'absorzione di Ore in mischi di varii rapporti di DMF è acqua.C Valori di assorbimentu normalizzati di RuDA (800 nm) è ICG (779 nm) versu u tempu à 0,5 W cm-2 di luce laser 808 nm.D A fotodegradazione di ABDA hè indicata da a furmazione indotta da RuDA di 1O2 in mischi DMF / H2O cù diversi cuntenuti d'acqua sottu l'azzione di a radiazione laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm è una putenza di 0,5 W / cm2.
Abstract-A spettroscopia d'absorzione UV-visibile hè stata aduprata per studià e proprietà d'autoassemblaggio di Ore in mischi di DMF è acqua in diverse proporzioni.Comu mostra in fig.2B, RuDA esibisce bande di assorbimento da 600 a 900 nm in DMF con una banda di assorbimento massima a 729 nm.Aumentà a quantità di l'acqua hà purtatu à un shift rossu graduali di u massimu di assorbimentu Ore à 800 nm, chì indica J-aggregazione di Ore in u sistema assemblatu.I spettri di fotoluminiscenza di RuDA in diversi solventi sò mostrati in a Figura Supplementaria 6. RuDA pare chì mostra una luminescenza tipica NIR-II cù una lunghezza d'onda di emissione massima di ca.1050 nm in CH2Cl2 è CH3OH, rispettivamente.U grande shift Stokes (circa 300 nm) di RuDA indica un cambiamentu significativu in a geometria di u statu eccitatu è a furmazione di stati eccitati di bassa energia.I rendimenti quantum di luminescenza di Ore in CH2Cl2 è CH3OH sò stati determinati à esse 3,3 è 0,6%, rispettivamente.Tuttavia, in una mistura di methanol è acqua (5/95, v/v), un ligeru redshift di l'emissione è una diminuzione di u rendiment quantum (0,22%) sò stati osservati, chì pò esse dovutu à l'auto-assemblamentu di Ore. .
Per visualizà l'auto-assemblea di l'ORE, avemu usatu a microscopia di forza atomica liquida (AFM) per visualizà i cambiamenti morfologichi in ORE in suluzione di metanolu dopu l'aghjunghje l'acqua.Quandu u cuntenutu di l'acqua era sottu à 80%, ùn hè micca osservatu una aggregazione chjara (Figura supplementaria 7).In ogni casu, cù un incrementu di u cuntenutu di l'acqua à 90-95%, apparsu nanoparticuli chjuchi, chì indicanu l'auto-assemblea di Ore. Inoltre, l'irradiazione laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm ùn hà micca affettatu l'intensità di l'absorzione di RuDA in acqua. suluzione (Fig. 2C è Supplementary Fig. 8).In cuntrastu, l'assorbanza di u verde indocianina (ICG cum'è cuntrollu) hè cascata rapidamente à 779 nm, chì indica una excelente fotostabilità di RuDA.Inoltre, a stabilità di RuDA-NP in PBS (pH = 5.4, 7.4 è 9.0), 10% FBS è DMEM (high glucose) hè stata esaminata da spettroscopia di assorbimentu UV-visible in parechji punti di tempu.Cum'è mostratu in a Figura Supplementaria 9, ligeri cambiamenti in bande di assorbimentu RuDA-NP sò stati osservati in PBS à pH 7.4 / 9.0, FBS è DMEM, chì indicanu una stabilità eccellente di RuDA-NP.Tuttavia, in un mediu acidicu (рН = 5,4) l'idrolisi di Ore hè stata trovata.Avemu ancu evaluatu ancu a stabilità di RuDA è RuDA-NP utilizendu metudi di cromatografia liquida di alta prestazione (HPLC).Comu mostra in a Figura Supplementaria 10, RuDA era stabile in una mistura di metanol è acqua (50/50, v / v) per a prima ora, è l'idrolisi hè stata osservata dopu à 4 ore.Tuttavia, solu un piccu largu cuncave-convex hè statu osservatu per RuDA NPs.Dunque, a cromatografia di permeazione di gel (GPC) hè stata aduprata per valutà a stabilità di RuDA NP in PBS (pH = 7.4).Cum'è mostra in a Figura Supplementaria 11, dopu à 8 ore d'incubazione in e cundizioni testate, l'altezza di u piccu, a larghezza di u piccu è l'area di piccu di NP RuDA ùn anu cambiatu significativamente, chì indica una stabilità eccellente di NP RuDA.Inoltre, l'imaghjini TEM anu dimustratu chì a morfologia di e nanoparticulate RuDA-NP restava praticamenti senza cambiatu dopu à 24 ore in buffer PBS diluted (pH = 7.4, Supplementary Fig. 12).
Perchè l'auto-assemblea pò cunferisce diverse caratteristiche funziunali è chimiche à Ore, avemu osservatu a liberazione di l'acidu 9,10-anthracenediylbis(methylene)dimalonic (ABDA, indicatore 1O2) in mischi metanol-acqua.Minerale cun cuntenutu d'acqua differente50.Comu mostra in a Figura 2D è a Figura Supplementaria 13, nisuna degradazione di ABDA hè stata osservata quandu u cuntenutu di l'acqua era sottu à 20%.Cù un aumentu di l'umidità à u 40%, a degradazione ABDA hè accaduta, cum'è evidenza da una diminuzione di l'intensità di fluorescenza ABDA.Hè statu ancu osservatu chì u cuntenutu d'acqua più altu risultatu in a degradazione più veloce, chì suggerenu chì l'auto-assemblea RuDA hè necessariu è benefica per a degradazione ABDA.Stu fenominu hè assai sfarente da i cromofori ACQ (aggregation-induced quenching) muderni.Quandu hè irradiatu cù un laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm, u rendiment quanticu di 1O2 RuDA in una mistura di 98% H2O / 2% DMF hè 16,4%, chì hè 82 volte più altu di quellu di ICG (ΦΔ = 0,2%)51, dimustrendu una notevole efficienza di generazione 1O2 RuDA in u statu di aggregazione.
Spins elettroni chì utilizanu 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinone (TEMP) è 5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide (DMPO) cum'è pièges à spin La spectroscopie de résonance (ESR) a été utilisée pour identifier l'espèce résultante. AFK.da RuDA.Comu mostra in a Figura Supplementaria 14, hè statu cunfirmatu chì 1O2 hè generatu à i tempi di irradiazione trà 0 è 4 minuti.Inoltre, quandu RuDA hè stata incubata cù DMPO sottu irradiazione, un signalu tipicu EPR di quattru linee di 1: 2: 2: 1 DMPO-OH· adduct hè statu rilevatu, chì indica a furmazione di radicali hydroxyl (OH·).In generale, i risultati sopra dimustranu a capacità di RuDA per stimulà a produzzione di ROS per mezu di un prucessu di fotosensibilizazione duale I / II.
Per capisce megliu e proprietà elettroniche di RuDA in forme monomeriche è aggregate, l'orbitali molecolari frontiere di RuDA in forme monomeriche è dimeriche sò stati calculati cù u metudu DFT.Comu mostra in fig.3A, l'orbitale moleculare più altu occupatu (HOMO) di RuDA monomericu hè delocalizatu longu a spina di ligand è l'orbitale moleculare più bassu occupatu (LUMO) hè centratu annantu à l'unità accettore TDP.À u cuntrariu, a densità di l'elettroni in u dimeric HOMO hè cuncintrata nantu à u ligand di una molècula RuDA, mentre chì a densità di l'elettroni in u LUMO hè principarmenti cuncintrata in l'unità accettore di un'altra molécula RuDA, chì indica chì RuDA hè in u dimeru.Caratteristiche di CT.
A L'HOMO è LUMO di Ore sò calculati in forme monomeriche è dimeriche.B Livelli di energia Singlet è triplet di Ore in monomeri è dimeri.C Livelli stimati di RuDA è pussibuli canali ISC cum'è C monomericu è dimericu D. Arrows indicanu canali ISC pussibuli.
A distribuzione di l'elettroni è i buchi in i stati excitati di u singlet di bassa energia di RuDA in e forme monomeriche è dimeriche hè stata analizata cù u software Multiwfn 3.852.53, chì sò stati calculati cù u metudu TD-DFT.Comu indicatu nantu à l'etichetta supplementu.Cum'è mostra in Figure 1-2, i buchi RDA monomerici sò principalmente delocalizzati longu a spina di ligand in questi stati eccitati singlet, mentre chì l'elettroni sò principalmente situati in u gruppu TDP, dimustrendu e caratteristiche intramoleculari di CT.Inoltre, per questi stati excitati singlet, ci hè più o menu sovrapposizione trà i buchi è l'elettroni, chì suggerenu chì questi stati excitati singlet facenu qualchì cuntribuzione da l'excitazione lucale (LE).Per i dimeri, in più di e caratteristiche intramolecular CT è LE, una certa proporzione di caratteristiche CT intermolecular hè stata osservata in i rispettivi stati, in particulare S3, S4, S7 è S8, basatu annantu à l'analisi CT intermolecular, cù transizioni intermolecular CT cum'è i principali. (Tavola Supplementaria).3).
Per capisce megliu i risultati sperimentali, avemu esploratu ulteriormente e proprietà di i stati eccitati RuDA per scopre e differenze trà monomeri è dimeri (Tavule Supplementari 4-5).Cum'è mostra in a Figura 3B, i livelli di energia di u singulu è di triplet stati eccitati di u dimeru sò assai più densi di quelli di u monomeru, chì aiuta à riduce u gap energeticu trà S1 è Tn. Hè statu infurmatu chì e transizioni ISC puderanu esse realizatu in un picculu intervallu energeticu (ΔES1-Tn < 0.3 eV) trà S1 è Tn54. Hè statu infurmatu chì e transizioni ISC puderanu esse realizatu in un picculu intervallu energeticu (ΔES1-Tn < 0.3 eV) trà S1 è Tn54. Сообщалось, что переходы ISC могут быть реализованы в пределах небольшой энергетой энергетой энергетич большой энергетич большой энергетич большой энергетич. Hè statu infurmatu chì e transizioni ISC ponu esse realizate in un picculu gap energeticu (ΔES1-Tn <0.3 eV) trà S1 è 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 переход ISC может быть реализован в пределах небольшой энергетой энергетой энергетой энергетой энергетой че1.зован Hè statu infurmatu chì a transizione ISC pò esse realizata in un picculu intervallu energeticu (ΔES1-Tn < 0.3 eV) trà S1 è Tn54.In più, una sola orbitale, occupata o inoccupata, deve differisce in stati singuletti è triplets liati per furnisce una integrale SOC non zero.Cusì, basatu annantu à l'analisi di l'energia di eccitazione è a transizione orbitale, tutti i canali pussibuli di a transizione ISC sò mostrati in Figs.3C, D.In particulare, solu un canale ISC hè dispunibule in u monomeru, mentri a forma dimerica hà quattru canali ISC chì ponu rinfurzà a transizione ISC.Dunque, hè ragiunate per suppone chì più molécule di RuDA sò aggregate, più accessibili i canali ISC seranu.Per quessa, l'aggregati RuDA ponu formate strutture elettroniche di dui bandi in i stati singlet è triplet, riducendu u gap energeticu trà S1 è Tn dispunibule, aumentando cusì l'efficienza di ISC per facilità a generazione 1O2.
Per elucidare più u mecanismu sottostante, avemu sintetizatu un compostu di riferimentu di u cumplessu arene-Ru (II) (RuET) rimpiazzandu dui gruppi etilicu cù dui gruppi fenili di trifenilamine in RuDA (Fig. 4A, per a carattarizazione completa, vede ESI, Supplementary 15). -21 ) Da u donatore (dietilamina) à l'accettore (TDF), RuET hà i stessi caratteristiche intramolecular CT cum'è RuDA.Cum'è s'aspittava, u spettru di l'absorzione di RuET in DMF mostrò una banda di trasferimentu di carica di energia bassa cù una forte absorption in a regione infrared vicinu in a regione di 600-1100 nm (Fig. 4B).Inoltre, l'agregazione di RuET hè stata osservata ancu cù l'aumentu di u cuntenutu di l'acqua, chì hè stata riflessa in u redshift di u massimu di absorption, chì hè stata cunfirmata in più da l'imaghjini AFM liquid (Figura Supplementaria 22).I risultati mostranu chì RuET, cum'è RuDA, pò furmà stati intramoleculari è auto-assemble in strutture aggregate.
Struttura chimica di RuET.B Spettri di assorbimentu di RuET in mischi di varii rapporti di DMF è acqua.Parcelle C EIS Nyquist per RuDA è RuET.Risposte fotocorrenti D di RuDA è RuET sottu l'azzione di a radiazione laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm.
A fotodegradazione di ABDA in presenza di RuET hè stata valutata per irradiazione cù un laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm.Sorprendentemente, nisuna degradazione di ABDA hè stata osservata in diverse frazioni d'acqua (Figura Supplementaria 23).Un mutivu pussibile hè chì RuET ùn pò micca formate in modu efficiente una struttura elettronica bandita perchè a catena etile ùn prumove micca un trasferimentu di carica intermolecular efficiente.Dunque, a spettroscopia d'impedenza elettrochimica (EIS) è e misurazioni di fotocorrente transitori sò state realizate per paragunà e proprietà fotoelettrochimiche di RuDA è RuET.Sicondu a trama di Nyquist (Figura 4C), RuDA mostra un raghju assai più chjucu cà RuET, chì significa chì RuDA56 hà un trasportu elettronicu intermolecular più veloce è una conducibilità megliu.Inoltre, a densità di photocurrent di RuDA hè assai più altu ch'è quella di RuET (Fig. 4D), cunfirmendu a megliu efficienza di trasferimentu di carica di RuDA57.Cusì, u gruppu fenile di triphenylamine in Ore ghjoca un rolu impurtante in furnisce u trasferimentu di carica intermolecular è a furmazione di una struttura elettronica banded.
Per aumentà l'accumulazione di tumore è a biocompatibilità in vivo, avemu ancu incapsulatu RuDA cù F127.U diametru idrodinamicu mediu di RuDA-NPs hè statu determinatu per esse 123.1 nm cù una distribuzione stretta (PDI = 0.089) utilizendu u metudu di scattering di luce dinamica (DLS) (Figura 5A), chì prumove l'accumulazione di tumore aumentendu a permeabilità è a ritenzione.Effet EPR).L'imaghjini TEM anu dimustratu chì Ore NPs anu una forma sferica uniforme cù un diametru mediu di 86 nm.In particulare, u massimu di assorbimentu di RuDA-NPs apparsu à 800 nm (Figura Supplementaria 24), chì indicanu chì i RuDA-NPs ponu mantene e funzioni è proprietà di RuDA autoassemblanti.U rendiment quantum ROS calculatu per NP Ore hè 15.9%, chì hè paragunabile à Ore. I pruprietà fototermali di RuDA NP sò stati studiati sottu l'azzione di a radiazione laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm cù una camera infrared.Comu mostra in fig.5B,C, u gruppu di cuntrollu (PBS solu) hà sappiutu un ligeru aumentu di a temperatura, mentri a temperatura di a suluzione RuDA-NPs hà aumentatu rapidamente cù a temperatura crescente (ΔT) à 15,5, 26,1 è 43,0 ° C.Alte concentrazioni eranu 25, 50 è 100 µM, rispettivamente, chì indica un forte effettu fototermale di RuDA NPs.Inoltre, e misurazioni di u ciclu di riscaldamentu / rinfrescante sò state prese per evaluà a stabilità fototermale di RuDA-NP è paragunate cù ICG.A temperatura di l'Ore NPs ùn hà micca diminuitu dopu à cinque ciculi di riscaldamentu / rinfrescante (Fig. 5D), chì indica l'excellente stabilità fototermale di Ore NPs.In cuntrastu, ICG mostra una stabilità fototermale più bassa cum'è vistu da l'apparente sparizione di u pianu di a temperatura fototermale in e stesse cundizioni.Sicondu u metudu precedente58, l'efficienza di cunversione photothermal (PCE) di RuDA-NP hè stata calculata cum'è 24,2%, chì hè più altu ch'è i materiali fototermali esistenti cum'è nanorods d'oru (21,0%) è nanoshells d'oru (13,0%)59.Cusì, NP Ore presenta eccellenti proprietà fototermali, chì li rende agenti PTT promettenti.
Analisi di l'imaghjini DLS è TEM di RuDA NPs (inseritu).B Immagini termiche di diverse concentrazioni di RuDA NP esposti a radiazione laser a una lunghezza d'onda di 808 nm (0,5 W cm-2).C Curve di cunversione fototermale di diverse concentrazioni di minerali NP, chì sò dati quantitativi.B. D Aumentu di a temperatura di ORE NP è ICG nantu à 5 cicli di riscaldamentu-raffreddamentu.
A fotocitotossicità di RuDA NPs contru MDA-MB-231 cellule di cancro di u senu umanu hè stata valutata in vitro.Comu mostra in fig.6A, B, RuDA-NPs è RuDA mostranu una citotossicità insignificante in assenza di irradiazione, chì implica una tossicità scura più bassa di RuDA-NP è RuDA.Tuttavia, dopu l'esposizione à a radiazione laser à una lunghezza d'onda di 808 nm, i NP RuDA è RuDA mostranu una forte fotocitotossicità contr'à cellule cancerose MDA-MB-231 cù valori IC50 (concentrazione inibitoria a metà massima) di 5,4 è 9,4 μM, rispettivamente, dimustrando chì RuDA-NP è RuDA anu potenziale per a fototerapia di u cancer.Inoltre, a fotocitotossicità di RuDA-NP è RuDA hè stata investigata in più in presenza di vitamina C (Vc), un ROS scavenger, per elucidare u rolu di ROS in a citotossicità indotta da a luce.Ovviamente, a viabilità cellulare aumentava dopu l'aghjunzione di Vc, è i valori IC50 di RuDA è RuDA NPs eranu rispettivamente 25.7 è 40.0 μM, chì prova u rolu impurtante di ROS in a fotocitotossicità di RuDA è RuDA NPs.Citotossicità indotta da luce di RuDA-NPs è RuDA in cellule cancerose MDA-MB-231 da colorazione di cellule vive / morte usando calceina AM (fluorescenza verde per cellule vive) e ioduro di propidium (PI, fluorescenza rossa per cellule morte).cunfirmatu da e cellule) cum'è sonde fluorescenti.Cum'è mostra in a Figura 6C, e cellule trattate cù RuDA-NP o RuDA restavanu viable senza irradiazione, cum'è pruvucatu da una fluorescenza verde intensa.À u cuntrariu, sottu l'irradiazione laser, solu a fluoriscenza rossa hè stata osservata, chì cunfirma a fotocitotossicità efficace di RuDA o RuDA NPs.Hè nutate chì a fluorescenza verde hè apparsa dopu l'aghjunzione di Vc, chì indica una violazione di a fotocitotossicità di RuDA è RuDA NPs.Questi risultati sò cunsistenti cù l'analisi di fotocitotossicità in vitro.
Viabilità dose-dipendente di cellule A RuDA- e B RuDA-NP in cellule MDA-MB-231 in presenza o assenza di Vc (0,5 mM), rispettivamente.Error bars, media ± deviazione standard (n = 3). Testi t non appaiati, bifacciali * p < 0,05, ** p < 0,01, è *** p < 0,001. Testi t non appaiati, bifacciali * p < 0,05, ** p < 0,01, è *** p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 è ***p <0,001. Tests t bi-coda non appaiati *p<0,05, **p<0,01, e ***p<0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001。未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001。 Непарные двусторонние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 è ***p <0,001. Tests t bi-coda non appaiati *p<0,05, **p<0,01, e ***p<0,001.C Analyse de coloration de cellules vivantes/mortes utilisant la calcéine AM et l'iodure de propidium comme sondes fluorescentes.Barre d'échelle : 30 µm.L'imaghjini rapprisentanti di trè ripetizioni biologiche da ogni gruppu sò mostrati.D Immagini di fluorescenza confocale di a pruduzzione di ROS in cellule MDA-MB-231 in diverse cundizioni di trattamentu.A fluorescenza DCF verde indica a presenza di ROS.Irradiate cù un laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm cù una putenza di 0,5 W/cm2 per 10 minuti (300 J/cm2).Barre d'échelle : 30 µm.L'imaghjini rapprisentanti di trè ripetizioni biologiche da ogni gruppu sò mostrati.E Citometria a flusso RuDA-NPs (50 µM) o RuDA (50 µM) analisi di trattamento con o senza laser 808 nm (0,5 W cm-2) in presenza e assenza di Vc (0,5 mM) per 10 min.L'imaghjini rapprisentanti di trè ripetizioni biologiche da ogni gruppu sò mostrati.F Nrf-2, HSP70 è HO-1 di cellule MDA-MB-231 trattate cù RuDA-NPs (50 µM) cù o senza irradiazione laser 808 nm (0,5 W cm-2, 10 min, 300 J cm-2) , cellule esprimenu 2).L'imaghjini rapprisentanti di duie ripetizioni biologiche da ogni gruppu sò mostrati.
A produzzione intracellulare di ROS in e cellule MDA-MB-231 hè stata esaminata cù u metudu di tintura di 2,7-diclorodihydrofluorescein diacetate (DCFH-DA).Comu mostra in fig.6D, e cellule trattate cù RuDA-NPs o RuDA mostravanu una fluorescenza verde distinta quandu irradiate cù u laser 808 nm, chì indicanu chì RuDA-NPs è RuDA anu una capacità efficiente di generà ROS.À u cuntrariu, in l'absenza di luce o in a presenza di Vc, solu un signalu fluoriscente debbuli di e cellule hè statu osservatu, chì indicava una ligera furmazione di ROS.I livelli di ROS intracellulari in cellule RuDA-NP è cellule MDA-MB-231 trattate con RuDA sò stati ulteriormente determinati da citometria di flusso.Cum'è mostra in a Figura Supplementaria 25, l'intensità media di fluorescenza (MFI) generata da RuDA-NPs è RuDA sottu l'irradiazione laser di 808 nm hè stata significativamente aumentata di circa 5.1 è 4.8 volte, rispettivamente, paragunatu à u gruppu di cuntrollu, cunfirmendu a so eccellente furmazione AFK.capacità.Tuttavia, i livelli intracellulari di ROS in e cellule RuDA-NP o MDA-MB-231 trattate cù RuDA sò solu paragunabili à i cuntrolli senza irradiazione laser o in presenza di Vc, simili à i risultati di l'analisi di fluorescenza confocale.
Hè statu dimustratu chì a mitocondria hè u scopu principale di i complexi Ru(II)-arene60.Dunque, a localizzazione subcellulare di RuDA è RuDA-NP hè stata investigata.Cumu mostra in a Figura Supplementaria 26, RuDA è RuDA-NP mostranu profili di distribuzione cellulare simili cù a più alta accumulazione in mitocondria (62.5 ± 4.3 è 60.4 ± 3.6 ng / mg di proteina, rispettivamente).In ogni casu, solu una piccula quantità di Ru hè stata truvata in e frazioni nucleari di Ore è NP Ore (3,5 è 2,1%, rispettivamente).A frazione di cellula restante cuntene ruteniu residuale: 31.7% (30.6 ± 3.4 ng/mg proteina) per RuDA è 42.9% (47.2 ± 4.5 ng/mg proteina) per RuDA-NPs.In generale, Ore è NP Ore sò principarmenti accumulati in mitocondria.Per valutà a disfunzione mitocondriale, avemu usatu JC-1 è MitoSOX Red staining per valutà u putenziale di a membrana mitocondriale è a capacità di produzzione di superossidu, rispettivamente.Cum'è mostratu in Supplementary Fig. 27, una fluorescenza verde intensa (JC-1) è rossa (MitoSOX Red) hè stata osservata in cellule trattate cù RuDA è RuDA-NP sottu irradiazione laser di 808 nm, chì indica chì sia RuDA è RuDA-NP altamente fluorescenti. Pò induce in modu efficace a depolarizazione di a membrana mitocondriale è a produzzione di superossidu.Inoltre, u mecanismu di a morte cellulare hè statu determinatu utilizendu l'analisi basata in a citometria di flussu di l'anexina V-FITC / ioduru di propidium (PI).Cum'è mostra in a Figura 6E, quandu irradiati cù laser 808 nm, RuDA è RuDA-NP inducenu un tassu di apoptosi precoce significativamente aumentatu (quadrante in basso à destra) in e cellule MDA-MB-231 paragunatu à PBS o PBS plus laser.cellule processate.In ogni casu, quandu Vc hè aghjuntu, a rata di apoptosi di RuDA è RuDA-NP diminuite significativamente da 50,9% è 52,0% à 15,8% è 17,8%, rispettivamente, chì cunfirma u rolu impurtante di ROS in a fotocitotossicità di RuDA è RuDA-NP..Inoltre, liggere cellule necrotiche sò state osservate in tutti i gruppi testati (quadrante superiore left), suggerendu chì l'apoptosi pò esse a forma predominante di morte cellulare indotta da RuDA è RuDA-NPs.
Siccomu u dannu di u stress oxidativu hè un determinante maiò di l'apoptosi, u fattore nucleare assuciatu à l'eritroide 2, factor 2 (Nrf2) 62, un regulatore chjave di u sistema antioxidante, hè statu investigatu in MDA-MB-231 trattatu cù RuDA-NPs.Meccanismu d'azzione di RuDA NPs induce da irradiazione.À u listessu tempu, l'espressione di a proteina heme oxygenase 1 (HO-1) hè stata ancu rilevata.Cum'è mostratu in Figura 6F è Figura Supplementaria 29, a fototerapia mediata da RuDA-NP aumentò i livelli di espressione Nrf2 è HO-1 paragunatu à u gruppu PBS, chì indica chì RuDA-NPs pò stimulà e vie di signalazione di stress ossidativu.Inoltre, per studià l'effettu fototermale di RuDA-NPs63, l'espressione di a proteina di scossa di calore Hsp70 hè stata ancu evaluata.Hè chjaru chì e cellule trattate cù l'irradiazione laser di RuDA-NPs + 808 nm anu mostratu una espressione aumentata di Hsp70 cumparatu cù l'altri dui gruppi, riflettendu una risposta cellulare à l'ipertermia.
I notevoli risultati in vitro ci incitano a studiare le prestazioni in vivo di RuDA-NP in topi nudi con tumori MDA-MB-231.A distribuzione di tissuti di RuDA NPs hè stata studiata per determinà u cuntenutu di ruteniu in u fegatu, u cori, u spleen, i rini, i pulmoni è i tumuri.Comu mostra in fig.7A, u cuntenutu massimu di Ore NPs in l'organi nurmali apparsu à u primu tempu d'osservazione (4 h), mentre chì u cuntenutu massimu hè statu determinatu in tissuti tumorali 8 ore dopu l'iniezione, possibbilmente per via di Ore NPs.Effettu EPR di LF.Sicondu i risultati di distribuzione, a durazione ottima di trattamentu cù NP minerale hè stata presa 8 ore dopu l'amministrazione.Per illustrà u prucessu di accumulazione di RuDA-NP in i siti di tumore, e proprietà fotoacustiche (PA) di RuDA-NP sò state monitorate registrando i segnali PA di RuDA-NP in tempi diversi dopu l'iniezione.Prima, u signale PA di RuDA-NP in vivo hè statu evaluatu da l'arregistramentu di l'imaghjini PA di un situ di tumore dopu l'iniezione intratumorale di RuDA-NP.Cum'è mostratu in a Figura Supplementaria 30, RuDA-NPs dimustrava un forte signalu PA, è ci era una correlazione positiva trà a concentrazione di RuDA-NP è l'intensità di u segnu PA (Figura Supplementaria 30A).Allora, l'imaghjini PA in vivo di i siti di tumuri sò stati registrati dopu l'iniezione intravenosa di RuDA è RuDA-NP in diversi punti di tempu dopu l'iniezione.Cum'è mostra in a Figura 7B, u signale PA di RuDA-NP da u situ di u tumore aumentò gradualmente cù u tempu è hà righjuntu un plateau à 8 ore dopu l'iniezione, in cunfurmità cù i risultati di distribuzione di tissuti determinati da l'analisi ICP-MS.Riguardu à RuDA (Figura Supplementaria 30B), l'intensità massima di u signale PA apparsu 4 ore dopu à l'iniezione, chì indica una rapidità di ingressu di RuDA in u tumore.Inoltre, u cumpurtamentu excretoriu di RuDA è RuDA-NPs hè statu investigatu per determinà a quantità di ruteniu in l'urina è e feci cù ICP-MS.A strada principale di eliminazione per RuDA (Figura Supplementaria 31) è RuDA-NPs (Fig. 7C) hè per via di l'excrementi, è l'eliminazione efficace di RuDA è RuDA-NP hè stata osservata durante u periodu di studiu di 8 ghjorni, chì significa chì RuDA. è RuDA-NPs ponu esse eliminati in modu efficace da u corpu senza toxicità à longu andà.
A. A distribuzione ex vivo di RuDA-NP in tissuti di u mouse hè stata determinata da u cuntenutu di Ru (percentuali di a dosa amministrata di Ru (ID) per grammu di tissutu) in tempi diffirenti dopu l'injezione.I dati sò media ± deviazione standard (n = 3). Testi t non appaiati, bifacciali * p < 0,05, ** p < 0,01, è *** p < 0,001. Testi t non appaiati, bifacciali * p < 0,05, ** p < 0,01, è *** p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 è ***p <0,001. Tests t bi-coda non appaiati *p<0,05, **p<0,01, e ***p<0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001。未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001。 Непарные двусторонние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 è ***p <0,001. Tests t bi-coda non appaiati *p<0,05, **p<0,01, e ***p<0,001.B PA images di siti tumorali in vivo à eccitazione di 808 nm dopu l'amministrazione intravenosa di RuDA-NPs (10 µmol kg-1) in diversi punti di tempu.Dopu l'amministrazione intravenosa di RuDA NPs (10 µmol kg-1), C Ru hè stata escreta da i topi cù l'urina è e feci à intervalli di tempu differenti.I dati sò media ± deviazione standard (n = 3).
A capacità di riscaldamentu di RuDA-NP in vivo hè stata studiata in topi nudi cù tumuri MDA-MB-231 è RuDA per paragunà.Comu mostra in fig.8A è supplementarii Fig. 32, u gruppu di cuntrollu (saline) mostrò menu cambiamentu di temperatura (ΔT ≈ 3 ° C) dopu à 10 minuti d'esposizione cuntinua.In ogni casu, a temperatura di RuDA-NPs è RuDA hà aumentatu rapidamente cù a temperatura massima di 55,2 è 49,9 ° C, rispettivamente, furnisce l'ipertermia abbastanza per a terapia di cancro in vivo.L'aumentu osservatu di a temperatura alta per RuDA NPs (ΔT ≈ 24 ° C) paragunatu à RuDA (ΔT ≈ 19 ° C) pò esse dovutu à a so permeabilità megliu è l'accumulazione in i tessuti tumorali per via di l'effettu EPR.
L'imaghjini termali infrarossi di topi cù tumori MDA-MB-231 irradiati cù laser 808 nm in tempi diversi 8 ore dopu l'iniezione.L'imaghjini rapprisentanti di quattru ripetizioni biologiche da ogni gruppu sò mostrati.B Volume tumore relative è C Massa tumorale media di diversi gruppi di topi durante u trattamentu.D Curve di pesi di u corpu di diversi gruppi di topi.Irradiate cù un laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm cù una putenza di 0,5 W/cm2 per 10 minuti (300 J/cm2).Error bars, media ± deviazione standard (n = 3). Testi t non appaiati, bifacciali * p < 0,05, ** p < 0,01, è *** p < 0,001. Testi t non appaiati, bifacciali * p < 0,05, ** p < 0,01, è *** p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 è ***p <0,001. Tests t bi-coda non appaiati *p<0,05, **p<0,01, e ***p<0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001。未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001。 Непарные двусторонние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 è ***p <0,001. Tests t bi-coda non appaiati *p<0,05, **p<0,01, e ***p<0,001. E H & E staining images di i principali organi è tumuri da diversi gruppi di trattamentu, cumpresi Saline, Saline + Laser, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs, è RuDA-NPs + Laser gruppi. E H & E staining images di i principali organi è tumuri da diversi gruppi di trattamentu, cumpresi Saline, Saline + Laser, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs, è RuDA-NPs + Laser gruppi. Изображения окрашивания E H&E основных органов и опухолей из разных групп лечения, включая группы физиологического раствора, физиологического раствора + лазера, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs и RuDA-NPs + Laser. E H & E staining images di i principali organi è tumuri da diversi gruppi di trattamentu, cumpresi saline, saline + laser, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs, è RuDA-NPs + gruppi 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+ 来自不图像，包括盐水、盐水+ 来自不图像，包括盐水、盐水+ 态盐水+ 来自不激DA NP Ru +-DA来自不同治疗组的主要器官和肿瘤的E H&E Окрашивание E H & исно - органов таночнлей И оружных группппкаствоствесий RUDA, RUDA-NPS. Iscace-NPS E H & E tintura di organi maiò è tumuri da parechji gruppi di trattamentu cumpresi saline, saline + laser, RuDA, RuDA + laser, RuDA-NPs, è RuDA-NPs + laser.Barre d'échelle : 60 µm.
L'effettu di a fototerapia in vivo cù RuDA è RuDA NPs hè statu evaluatu in quale i topi nudi cù tumuri MDA-MB-231 sò stati injectati per via intravenosa cù RuDA o RuDA NPs à una sola dose di 10,0 µmol kg-1 via a vena di a coda, è dopu 8. ore dopu l'iniezione.irradiazione laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm.Comu mostra in a Figura 8B, i volumi di tumore anu aumentatu significativamente in i gruppi saline è laser, chì indicanu chì l'irradiazione salina o laser 808 hà avutu pocu effettu nantu à a crescita di tumore.Cum'è in u gruppu salinu, a crescita rapida di u tumore hè stata osservata ancu in i topi trattati cù RuDA-NPs o RuDA in l'absenza di l'irradiazione laser, dimustrendu a so bassa toxicità scura.In cuntrastu, dopu à l'irradiazione laser, u trattamentu RuDA-NP è RuDA induceru una regressione tumorale significativa cù riduzioni di u voluminu di u tumore di 95,2% è 84,3%, rispettivamente, paragunatu à u gruppu trattatu saline, chì indica un PDT sinergicu eccellente., mediatu da l'effettu RuDA / CHTV.- NP o Ore. Comparatu cù RuDA, RuDA NPs hà dimustratu un effettu phototherapeutic megliu, chì era principalmente per l'effettu EPR di RuDA NPs.I risultati di l'inhibizione di a crescita di u tumore sò stati valutati in più da u pesu di u tumore escisatu in u ghjornu 15 di trattamentu (Fig. 8C è Supplementary Fig. 33).A massa tumorale media in i topi trattati cù RuDA-NP è i topi trattati cù RuDA era 0,08 è 0,27 g, rispettivamente, chì era assai più ligera cà in u gruppu di cuntrollu (1,43 g).
Inoltre, u pesu di u corpu di i topi hè statu registratu ogni trè ghjorni per studià a toxicità scura di RuDA-NPs o RuDA in vivo.Cum'è mostra in a Figura 8D, nisuna differenza significativa in u pesu di u corpu hè stata osservata per tutti i gruppi di trattamentu. Inoltre, a tintura di hematoxilina è eosina (H&E) di i principali organi (cori, fegato, spleen, pulmone è reni) da diversi gruppi di trattamentu sò state intraprese. Inoltre, a tintura di hematoxilina è eosina (H&E) di i principali organi (cori, fegato, spleen, pulmone è reni) da diversi gruppi di trattamentu sò stati realizati. Кроме тогогого. бррашивани Inoltre, a tintura di hematoxilina è eosina (H&E) di l'organi principali (cori, fegato, spleen, pulmoni è reni) da diversi gruppi di trattamentu hè stata realizata.此外，对不同治疗组的主要器官（心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏）进要器官（心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏）进行抏）进行苲官 (H&E) Кроме того, ПрраCиотить и геном и эереном (HKSрганов аердда, Серддца, Перез HAST) Серддца, Перез HITS Пеез Faite, Сазличны) р различны) р оруппахечных группахечных г Inoltre, a tintura di hematoxilina è eosina (H&E) di l'organi principali (cori, fegato, spleen, pulmone è rino) hè stata realizata in diversi gruppi di trattamentu.Comu mostra in Fig.8E, l'imaghjini di tintura H&E di cinque organi principali da i gruppi RuDA-NP è RuDA ùn mostranu micca anormalità evidenti o danni à l'organi. 8E, l'imaghjini di tintura H&E di cinque organi principali da i gruppi RuDA-NP è RuDA ùn mostranu micca anormalità evidenti o danni à l'organi.Comu mostra in fig.8E, изображения окрашивания H&E пяти основных органов из групп RuDA-NPs и RuDA не демонстрируюти основных органов из групп. 8E, l'imaghjini di tintura H&E di cinque organi principali da i gruppi RuDA-NP è RuDA ùn mostranu micca anormalità o lesioni di l'organi evidenti.如图8E 所示，来自RuDA-NPs 和RuDA 组的五个主要器官的H&E 染色图像没有显示傘显示傘显示出显示出显如图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, Иmaltata Oping Ифив из готу я гле Поовiting Поовре Поовiting Поовitрения оргав Cumu mostra in a Figura 8E, l'imaghjini di tintura H&E di i cinque organi principali da i gruppi RuDA-NP è RuDA ùn anu mostratu micca anormalità evidenti o dannu di l'organi.Ces résultats ont montré que ni RuDA-NP ni RuDA ne présentaient de signes de toxicité in vivo. Inoltre, l'imaghjini di tintura H&E di i tumuri anu dimustratu chì i dui gruppi RuDA + Laser è RuDA-NPs + Laser puderanu causà una distruzzione severa di cellule cancerose, dimustrendu l'eccellente efficacità fototerapica in vivo di RuDA è RuDA-NPs. Inoltre, l'imaghjini di tintura H&E di i tumuri anu dimustratu chì i dui gruppi RuDA + Laser è RuDA-NPs + Laser puderanu causà una distruzzione severa di cellule cancerose, dimustrendu l'eccellente efficacità fototerapica in vivo di RuDA è RuDA-NPs.Inoltre, l'imaghjini di tumuri macchiati di ematoxilina-eosina dimustranu chì i dui gruppi RuDA + Laser è RuDA-NPs + Laser ponu induce a distruzzione severa di e cellule cancerose, dimustrendu l'efficacità fototerapica superiore di RuDA è RuDA-NP in vivo.此外, 肿瘤 的 H & E 染色 图像 显示 Ruda-Nps + Laser 组均 可 导致 导致 严重 和 证明 的 体内 体内 体内 功效.此外, 肿瘤 的 Annu Ruda + Laser 和 Ruda-NSPS + Laser 组均, 证明证明 Rusi 组均, 证明 了 Ruda 和 Rusa-Nps 的 的 的 体内体内 ... 。。。Inoltre, l'imaghjini di tumuri macchiati di ematoxilina è eosina anu dimustratu chì i dui gruppi RuDA + Laser è RuDA-NPs + Laser anu risultatu in una distruzzione severa di e cellule cancerose, dimustrendu l'efficacità fototerapica superiore di RuDA è RuDA-NP in vivo.
In cunclusioni, u complexu organometallicu Ru(II)-arene (RuDA) cù ligandi di tipu DA hè statu cuncepitu per facilità u prucessu ISC utilizendu u metudu di aggregazione.RuDA sintetizatu pò auto-assemble per interazzione non-covalente per furmà sistemi supramoleculari derivati ​​da RuDA, facilitendu cusì a furmazione di 1O2 è a cunversione fototermale efficiente per a terapia di cancro indotta da luce.Hè nutate chì RuDA monomericu ùn hà micca generatu 1O2 sottu irradiazione laser à 808 nm, ma puderia generà una grande quantità di 1O2 in u statu aggregatu, dimustrendu a razionalità è l'efficienza di u nostru disignu.Studi successivi anu dimustratu chì l'assemblea supramolecular dota à RuDA di proprietà fotofisiche è fotochimiche migliorate, cum'è l'assorbimentu di u redshift è a resistenza di photobleaching, chì sò assai desiderate per u processu PDT è PTT.Esperimenti in vitro è in vivo anu dimustratu chì i NP RuDA cù una bona biocompatibilità è una bona accumulazione in u tumore mostranu un'eccellente attività anticancro indotta da a luce nantu à l'irradiazione laser à una lunghezza d'onda di 808 nm.Cusì, i RuDA NPs cum'è reagenti PDT/PTW supramoleculari bimodali efficaci arricchisceranu l'insieme di fotosensibilizzatori attivati ​​à lunghezze d'onda sopra 800 nm.U disignu cuncettuale di u sistema supramolecular furnisce una strada efficiente per i fotosensibilizatori attivati ​​da NIR cù eccellenti effetti fotosensibilizzanti.
Tutti i chimichi è i solventi sò stati ottenuti da i fornituri cummerciale è utilizati senza più purificazione.RuCl3 hè statu acquistatu da Boren Precious Metals Co., Ltd. (Kunming, China).[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-phenanthroline-5,6-dione) è 4,7-bis[4-(N,N-diphenylamino)phenyl]-5 ,6-Diamino-2,1,3-benzothiadiazole hè stata sintetizzata secondu studii precedenti64,65.I spettri NMR sò stati registrati nantu à un spettrometru Bruker Avance III-HD 600 MHz in u Centru di Test Analiticu di l'Università di u Sudeste utilizendu d6-DMSO o CDCl3 cum'è solvente.I cambiamenti chimichi δ sò dati in ppm.riguardu à tetramethylsilane, è i custanti di interazzione J sò dati in valori assoluti in hertz.A spettrometria di massa à alta risoluzione (HRMS) hè stata realizata nantu à un strumentu Agilent 6224 ESI/TOF MS.L'analisi elementale di C, H è N hè stata realizata nantu à un analizatore elementale Vario MICROCHNOS (Elementar).I spettri UV-visibili sò stati misurati nantu à un spettrofotometru Shimadzu UV3600.I spettri di fluorescenza sò stati registrati nantu à un spettrofluorimetru Shimadzu RF-6000.I spettri EPR sò stati registrati nantu à un strumentu Bruker EMXmicro-6/1.A morfologia è a struttura di i campioni preparati sò stati studiati nantu à strumenti FEI Tecnai G20 (TEM) è Bruker Icon (AFM) chì operanu à una tensione di 200 kV.A diffusione di luce dinamica (DLS) hè stata realizata nantu à un analizzatore Nanobrook Omni (Brookhaven).E proprietà fotoelettrochimiche sò state misurate nantu à una configurazione elettrochimica (CHI-660, Cina).L'imaghjini fotoacustiche sò state ottenute cù u sistema FUJIFILM VisualSonics Vevo® LAZR.L'imaghjini cunfocali sò stati ottenuti cù un microscopiu confocale Olympus FV3000.L'analisi FACS hè stata realizata nantu à un citometru di flussu BD Calibur.Esperimenti di cromatografia liquida di alta prestazione (HPLC) sò stati realizati nantu à un sistema Waters Alliance e2695 utilizendu un detector 2489 UV/Vis.I testi di cromatografia di permeazione di gel (GPC) sò stati registrati nantu à un strumentu Thermo ULTIMATE 3000 utilizendu un detector d'indice di rifrazione 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-diphenylamino) phenyl]-5,6-diamino-2,1,3-benzothiadiazole 65 (652,0 mg, 1,0 mmol) è l'acidu aceticu glaciale (30 mL) sò stati agitati à a frigorifera di reflux per 12 ore.U solvente hè stata eliminata in vacuo cù un evaporatore rotativu.U residu resultante hè stata purificata da cromatografia in colonna flash (silicagel, CH2Cl2:MeOH = 20:1) per ottene RuDA cum'è un polveru verde (rendimentu: 877,5 mg, 80%).anu.Calculate per C64H48Cl2N8RuS: C 67,84, H 4,27, N 9,89.Trovatu: C 67,92, H 4,26, N 9,82.1H RMN (600 MHz, d6-DMSO) δ 10,04 (s, 2H), 8,98 (s, 2H), 8,15 (s, 2H), 7,79 (s, 4H), 7,44 (s, 8H), 7,21 (d, J = 31.2 Hz, 16H), 6.47 (s, 2H), 6.24 (s, 2H), 2.69 (s, 1H), 2.25 (s, 3H), 0.99 (s, 6H).13C NMR (150 MHZ, D6-DMSO), δ) 158,4.31, 146.68, 147.98, u 131.01, 128.492, 125,512, 127,49: 103.49 US) 1093,49: 103,49: 103,49: 103,49 , 103. , 86.52, 84.75, 63.29, 30.90, 22.29, 18.83.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 1097,25.
Sintesi di 4,7-bis [4-(N,N-dietilamino)fenil-5,6-diamino-2,1,3-benzothiadiazole (L2): L2 hè stata sintetizzata in dui passi.Pd(PPh3)4 (46 mg, 0,040 mmol) hè stata aghjuntu à N,N-dietil-4-(tributilstannyl)aniline (1,05 g, 2,4 mmol) è 4,7-dibromo-5,6-dinitro suluzione - 2, 1,3-benzothiadiazole (0,38 g, 1,0 mmol) in toluene seccu (100 ml).A mistura hè stata agitata à 100 ° C per 24 ore.Dopu avè eliminatu u toluene in vacuo, u solidu risultatu hè lavatu cù l'etere di petroleum.Allora una mistura di stu compostu (234,0 mg, 0,45 mmol) è u polveru di ferru (0,30 g, 5,4 mmol) in l'acidu acìticu (20 ml) hè statu agitatu à 80 ° C. per 4 ore.A mistura di reazzione hè stata versata in l'acqua è u solidu marrone resultanti hè cullatu per filtrazione.U pruduttu hè stata purificata duie volte per sublimazione in vacuum per dà un solidu verde (126,2 mg, 57% rendiment).anu.Calculate per C26H32N6S: C 67,79, H 7,00, N 18,24.Trovatu: C 67,84, H 6,95, H 18,16.1H RMN (600 MHz, CDCl3), δ (ppm) 7,42 (d, 4H), 6,84 (d, 4H), 4,09 (s, 4H), 3,42 (d, 8H), 1,22 (s, 12H).13С RMN (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 [M+H]+ = 461,24.
I composti sò stati preparati è purificati seguendu prucessi simili à RuDA.anu.Calculate per C48H48Cl2N8RuS: C 61.27, H 5.14, N 11.91.Trouvé : C, 61,32, H, 5,12, N, 11,81, 1H RMN (600 MHz, d6-DMSO), δ (ppm) 10,19 (s, 2H), 9,28 (s, 2H), 8,09 (s, 2H), 8,09 (s, 2H), 7,95 (s, 4H), 6,93 (s, 4H), 6,48 (d, 2H), 6,34 (s, 2H), 3,54 (t, 8H), 2,80 (m, 1H), 2,33 (s, 3H), 1,31 (t, 12H), 1,07 (s, 6H).13C NMR (151 MHZ, CDCL3), δ (PPM) 158.20, 153.36, 148.75, 138.55, 121.55, 121,75, 121.70, 101,70, 234,04, 87,04, 84,04, 84,04., 38.06, 31.22, 29.69, 22.29, 19.19, 14.98, 12.93.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 905,24.
RuDA hè stata dissoluta in MeOH / H2O (5/95, v / v) à una cuncentrazione di 10 μM.U spettru di assorbimentu di RuDA hè statu misuratu ogni 5 minuti nantu à un spettrofotometru Shimadzu UV-3600 sottu irradiazione cù luce laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm (0,5 W / cm2).I spettri ICG sò stati registrati in e stesse cundizioni cum'è u standard.
I spettri EPR sò stati registrati in un spettrometru Bruker EMXmicro-6/1 cù una putenza di micru di 20 mW, una gamma di scanning di 100 G, è una modulazione di campu di 1 G. 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidone (TEMP) è 5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide (DMPO) sò stati usati cum'è spin trap.Spettri di risonanza di spin di l'elettroni sò stati registrati per soluzioni miste di RuDA (50 µM) è TEMF (20 mM) o DMPO (20 mM) sottu l'azzione di a radiazione laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm (0,5 W/cm2).
I calculi di DFT è TD-DFT per RuDA sò stati realizati à i livelli PBE1PBE/6-31 G*//LanL2DZ in una soluzione acquosa cù u prugramma Gaussian 1666,67,68.L'HOMO-LUMO, i buchi è l'elettroni distribuzioni di l'eccitazione RuDA di u singlet di bassa energia sò stati tracciati cù u prugramma GaussView (versione 5.0).
Avemu prima pruvatu à misurà l'efficienza di generazione di 1O2 RuDA utilizendu spettroscopia UV-visible cunvinziunali cù ICG (ΦΔ = 0.002) cum'è standard, ma a fotodegradazione di ICG hà influinzatu assai i risultati.Cusì, u rendimentu quantum di 1O2 RuDA hè statu misuratu rilevandu un cambiamentu in l'intensità di fluorescenza ABDA à circa 428 nm quandu irradiatu cù un laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm (0,5 W / cm2).L'esperimenti sò stati realizati nantu à RuDA è RuDA NPs (20 μM) in acqua / DMF (98/2, v / v) chì cuntene ABDA (50 μM).U rendiment quanticu di 1O2 hè statu calculatu cù a formula seguente: ΦΔ (PS) = ΦΔ (ICG) × (rFS/APS)/(rICG/AICG).rPS è rICG sò i tassi di reazione di ABDA cù 1O2 ottenuti da u fotosensibilizzante è ICG, rispettivamente.APS è AICG sò l'assorbanza di u fotosensibilizzante è ICG à 808 nm, rispettivamente.
E misurazioni AFM sò state realizate in cundizioni di liquidu utilizendu u modu di scansione in un sistema AFM Bruker Dimension Icon.Utilizendu una struttura aperta cù cellula liquida, i celluli sò stati lavati duie volte cù etanol è siccati cù un flussu di nitrogenu.Inserite e cellule secche in u capu otticu di u microscope.Immediatamente mette una goccia di a mostra in a piscina di liquidu è mette nantu à u cantilever cù una siringa sterile di plastica dispunibile è una agulla sterile.Una altra goccia hè posta direttamente nantu à a mostra, è quandu u capu otticu hè calatu, e duie gocce si fusionanu, furmendu un meniscu trà a mostra è u reservoir liquidu.E misurazioni AFM sò state realizate cù un cantilever di nitruru in forma di V SCANASYST-FLUID (Bruker, durezza k = 0,7 N m-1, f0 = 120-180 kHz).
I cromatogrammi HPLC sò stati ottenuti nantu à un sistema Waters e2695 equipatu di una colonna Phoenix C18 (250 × 4,6 mm, 5 µm) cù un detector 2489 UV/Vis.A lunghezza d'onda di u detector hè 650 nm.I fasi mobili A è B eranu acqua è metanol, rispettivamente, è a velocità di flussu di a fase mobile era 1,0 ml·min-1.U gradiente (solvente B) era cusì: 100% da 0 à 4 minuti, 100% à 50% da 5 à 30 minuti, è resettate à 100% da 31 à 40 minuti.Ore hè stata dissoluta in una suluzione mista di metanol è acqua (50/50, in volume) à una cuncintrazione di 50 μM.U voluminu di iniezione era 20 μl.
I test GPC sò stati registrati nantu à un strumentu Thermo ULTIMATE 3000 equipatu di duie colonne PL aquagel-OH MIXED-H (2 × 300 × 7,5 mm, 8 µm) è un detector d'indice di rifrazione ERC RefratoMax520.A colonna GPC hè stata eluita cù acqua à un flussu di 1 ml / min à 30 ° C.Ore NPs sò stati dissoluti in suluzione PBS (pH = 7.4, 50 μM), u voluminu di iniezione era 20 μL.
I fotocurrenti sò stati misurati nantu à una configurazione elettrochimica (CHI-660B, Cina).I risposti optoelettronici quandu u laser hè stata attivata è spenta (808 nm, 0.5 W / cm2) sò stati misurati à una tensione di 0.5 V in una scatula negra, rispettivamente.Una cellula standard di trè elettrodi hè stata aduprata cù un elettrodu di carbonu vetru in forma di L (GCE) cum'è un elettrodu di travagliu, un elettrodu di calomel standard (SCE) cum'è un elettrodu di riferimentu, è un discu di platinu cum'è un contraelettrodu.A suluzione 0,1 M Na2SO4 hè stata aduprata cum'è elettrolitu.
A linea di cellula di u cancer umanu MDA-MB-231 hè stata acquistata da KeyGEN Biotec Co., LTD (Nanjing, Cina, numeru di catalogu: KG033).E cellule sò state cultivate in monolayers in Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM, high glucose) supplementatu cù una suluzione di 10% fetal bovine serum (FBS), penicillina (100 μg/ml) è streptomicina (100 μg/ml).Tutte e cellule sò cultivate à 37 ° C in una atmosfera umida chì cuntene 5% CO2.
L'assay MTT hè stata utilizata per determinà a citotossicità di RuDA è RuDA-NP in presenza è assenza di irradiazione di luce, cù o senza Vc (0,5 mM).E cellule di cancro MDA-MB-231 sò state cultivate in piastre di 96 pozzi à una densità cellulare di circa 1 x 105 cells / ml / pozzu è incubate per 12 ore à 37.0 ° C in una atmosfera di 5% CO2 è 95% aria.RuDA è RuDA NPs dissoluti in acqua sò stati aghjuntu à e cellule.Dopu à 12 ore d'incubazione, i celluli sò stati esposti à a radiazione laser 0,5 W cm -2 à una lunghezza d'onda di 808 nm per 10 minuti (300 J cm -2) è poi incubate in u bughju per 24 ore.I celluli sò stati incubati cù MTT (5 mg / ml) per altre 5 ore.Infine, cambia u mediu à DMSO (200 µl) per dissolve i cristalli di formazan viola resultanti.I valori OD sò stati misurati cù un lettore di micropiastra cù una lunghezza d'onda di 570/630 nm.U valore IC50 per ogni mostra hè statu calculatu utilizendu u software SPSS da curve di dosa-risposta ottenute da almenu trè esperimenti indipendenti.
E cellule MDA-MB-231 sò state trattate cù RuDA è RuDA-NP à una cuncentrazione di 50 μM.Dopu à 12 ore d'incubazione, i celluli sò stati irradiati cù un laser cù una lunghezza d'onda di 808 nm è una putenza di 0,5 W / cm2 per 10 min (300 J / cm2).In u gruppu di vitamina C (Vc), e cellule sò state trattate cù 0,5 mM Vc prima di l'irradiazione laser.E cellule sò state incubate in u bughju per un'altra 24 ore, dopu macchiate cù calceina AM è ioduru di propidium (20 μg / ml, 5 μl) per 30 minuti, dopu lavate cù PBS (10 μl, pH 7,4).immagini di cellule macchiate.