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纳米颗粒 | 基于聚集诱导发射的巨噬细胞样纳米颗粒用于猴痘的靶向光热治疗和近红外二区成像

发布时间:2024-02-27 11:35

本文要点:目前没有专门针对猴痘的治疗药物,且疾病转归的监测较为复杂,不能直观评估病灶处的猴痘病毒载量,因此迫切需要开发猴痘的特异性药物,以控制猴痘的持续流行。本研究中,首先合成了一种聚集诱导发光(AIE)材料TPE-BT-DPTQ,并封装到聚乳酸-乙醇酸(PLGA)核心中,该核心同时具有近红外区II荧光成像(NIR-II FLI)能力和光热特性。随后,将巨噬细胞的细胞膜覆盖在核心上,形成一种多功能仿生纳米粒子(TBD@M NPs)。此仿生纳米粒子静脉注射猴痘病变后,可以实现NIR-II荧光跟踪以及光热清除猴痘病毒。同时,由于该纳米粒子联合红外光照射的治疗方案可以有效地消除坏死组织和炎症细胞,恢复受损的表皮,所以可以阻断病毒向健康人传播。最终可同时实现猴痘病毒的高效靶向治疗和病灶中病毒传播的阻断。




聚集发光光热剂TPE-BT-DPTQ的合成步骤参考现有技术,具体合成路线如图1所示。将PLGA聚合物(50:50)和TPE-BT-DPTQ分子溶解在四氢呋喃溶液中,将混合液快速注入PBS中,在通风柜中搅拌6小时,完全去除四氢呋喃,得到PLGA核心悬浮液。接下来,通过低渗裂解、机械性裂解和密度梯度超速离心法提取巨噬细胞膜,然后利用共挤出的方法将巨噬细胞膜覆盖在PLGA核心上,形成TBD@M NPs。


图1.TPE-BT-DPTQ的合成途径


图2介绍了TPE-BT-DPTQ的NIR-II荧光特性和仿生纳米粒子TBD@M NPs的性质和特征。TPE-BT-DPTQ在四氢呋喃中的最大紫外-可见吸收峰≈821nm,光致发光光谱在1121nm处达到峰值(图2C),荧光波长位于NIR-II区域(>1000 nm),这是针对猴痘病灶的NIR-II FLI的一个很有潜力的特征。


图2.TPE-BT-DPTQ的荧光特性和TBD@M NPs的表征


图3介绍了TBD@M NPs的光热特性和稳定性。将TBD@M NPs悬液(1.0 mg mL-1蛋白浓度)用功率为0.4 W cm-2的808 nm激光持续照射5 min,然后将悬液自然冷却至室温。在此过程中,每30秒记录一次悬浮液的温度。根据相关公式计算出TBD@M NPs的光热转换效率(η)为39.3%(图3A),远高于其他常用的商业光热剂。TBD@M NPs(2.0 mg mL-1蛋白浓度)悬浮液在功率为0.4 W cm-2的808 nm激光照射下,7 min内达到~70℃(图3B),有助于猴痘病毒的光热清除。


图3.TBD@M NPs的光热特性和稳定性


图4说明了体外实验中TBD@M NPs与痘苗病毒共定位,具有靶向作用。在808 nm激光照射下,相较于PBS组、PLGA核心组和TBD@RBC NPs组,TBD@M NPs组几乎清除了痘苗病毒,且具有明显的抗炎作用。


图4.TBD@M NPs的体外病毒靶向性以及激光诱导的抗病毒和抗炎作用


图5说明了将TBD@M NPs通过静脉注射到已构建的痘苗病毒引发的尾部划痕小鼠模型(猴痘小鼠替代模型)体内后,可以通过体外NIR-II FLI追踪病灶,且TBD@M NPs组在感染病灶上表现出更高的荧光强度和更长的保留时间。808 nm激光照射感染病变处,TBD@M NP治疗显著促进了结痂消融和伤口愈合,且病变组织病毒滴度显著降低。说明TBD@M NPs既有近红外二区成像功能,又能发挥对猴痘的光热治疗作用。


图5.(A-B)TBD@M NPs治疗后的NIR-II FLI和荧光强度分析;(C-I)TBD@M NPs在痘苗病毒引发的尾部划痕小鼠模型中的伤口愈合作用。


图6评估了TBD@M NPs的生物安全性。体外的CCK-8试验和体内的血液生化指数试验、溶血实验、组织病理学评估都说明TBD@M NPs表现出非常强的生物相容性,具有良好的临床转化潜力。


图6.TBD@M NPs的生物安全评估


在这项研究中,科研人员通过将AIE材料和基于细胞膜的仿生纳米颗粒结合,采用共挤出的方法形成了TBD@M NPs,使其显示出明显的NIR-II发射特征,峰值位于1121nm。所以,该聚集发光光热剂-类巨噬细胞多功能仿生纳米粒子既可以实现猴痘病毒感染部位的光热治疗,又可以进行靶向成像,进而阻断猴痘病毒的传播,为猴痘病毒感染的治疗和阻断提供了新的思路。


参考文献

Li B, Wang W, Zhao L, Li M, Yan D, Li X, Zhang J, Gao Q, Feng Y, Zheng J, Shu B, Yan Y, Wang J, Wang H, He L, Wu Y, Zhou S, Qin X, Chen W, Qiu K, Shen C,Wang D, Tang BZ, Liao Y. Aggregation-Induced Emission-Based Macrophage-Like Nanoparticles for Targeted Photothermal Therapy and Virus Transmission Blockage in Monkeypox. Adv Mater. 2023 Nov 6:e2305378.


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