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廣西師范大學沈星燦、蔣邦平團隊 ACS AMI:原位聚合苯胺衍生物用于近紅外二區光介導的腫瘤成像與治療
2023-02-02  來源:高分子科技

  自然界中,多糖、黑色素等系列生物聚合物在生物體中能被可控地合成,并在生物活性中發揮著重要的作用。受此啟發,活體內人工操控原位聚合合成聚合物將是獲得滿足生物需求的材料的一種非常重要的途徑。遺憾的是,由于苛刻的聚合物合成條件和溫和的生物微環境,在活體內人工操控原位聚合仍然是非常具有挑戰的。


  為了解決這些問題,廣西師范大學沈星燦教授、蔣邦平教授團隊近日基于腫瘤微環境過表達的過氧化氫(H2O2)成功激活了苯胺二聚體衍生物在腫瘤組織原位共軛聚合,用于腫瘤近紅外光熱治療。具體為:將易聚合的N-(3-磺丙基)對氨基二苯胺(SPA)與辣根過氧化物酶同時注入腫瘤組織,通過辣根過氧化物酶催化腫瘤微環境過量的H2O2產生羥基自由基(?OH)引發SPA在腫瘤部位原位聚合生成polySPA (PSPA )。得益于聚苯胺骨架出色的近紅外區的吸收,原位聚合過程可以通過近紅外區的光聲信號進行有效的監測。結合近紅外PSPA的吸收和聚合誘導的尺寸變化,這種聚合可以應用于腫瘤特異性近紅外區光介導的光聲成像和腫瘤的光熱抑制,提高了腫瘤光熱治療的精度和有效性(1)。綜上,本研究為操控腫瘤部位微環境激活的原位生物合成開辟了途徑,以克服腫瘤治療中的巨大挑戰。 


1. SPA在腫瘤部位的原位聚合及其近紅外Ⅱ區光介導的腫瘤特異性光聲成像和光熱抑制腫瘤中應用的示意圖。 


圖2. SPA在細胞內的聚合行為。

  810 nm1065 nm處顯著的光聲信號說明了細胞中聚苯胺的形成。此外,透射電鏡也進一步驗證細胞中聚苯胺納米粒子的形成。這些觀察結果表明,SPA過氧化氫和辣根過氧化物酶存在下能夠在細胞中原位合成聚苯胺,有利于SPA在腫瘤組織中原位聚合(2) 


3. SPA在腫瘤組織的原位聚合行為。


  通過近紅外區光聲成像觀察到了腫瘤組織中顯著的光聲信號,并且在腫瘤組織的TEM圖中觀察到了聚苯胺納米粒子的形成。當考慮到聚苯胺骨架是一種導電聚合物時,SPA和辣根過氧化物酶共注射增加了腫瘤組織的導電性(3)。這些結果表明,SPA可以通過利用辣根過氧化物酶催化腫瘤微環境中過表達的過氧化氫,有效地在腫瘤部位原位聚合成PSPA,這種原位合成的納米粒子可進一步應用于近紅外II區域的腫瘤特異性光療。 


4. 近紅外Ⅱ區光介導的腫瘤特異性光療。


  得益于聚苯胺骨架出色的近紅外II區吸收以及聚苯胺優異的光熱轉換效率,SPA和辣根過氧化物酶共注射到腫瘤組織后,在近紅外II區激光照射下能夠明顯的抑制腫瘤生長,并表現出了良好的生物相容性。


  該工作通過利用腫瘤微環境特性來激活苯胺衍生物在腫瘤部位的原位聚合,并證明了這種原位聚合可用于腫瘤特異性光熱治療,為腫瘤原位生物合成共軛聚合物鋪平了一條新的途徑,并以“In Situ Polymerization of Aniline Derivative in Vivo for NIR-II Phototheranostics of Tumor”為題發表在202314ACS Applied Materials & Interfaces(DOI:10.1021/acsami.2c19927),廣西師范大學化學與藥學學院博士研究生王璦輝,碩士研究生李紅燕和碩士研究生馮浩為該論文第一作者,蔣邦平教授為該論文通訊作者。該工作獲得了國家自然科學基金項目(22265004, 21977022, 21671046)和廣西自然科學基金項目(2018GXNSFFA2810042017GXNSFGA198004AD17129007)的資助。

  原文鏈接:https://doi.org/10.1021/acsami.2c19927

  下載:In Situ Polymerization of Aniline Derivative in Vivo for NIR-II Phototheranostics of Tumor

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(責任編輯:xu)
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