聚集誘導(dǎo)發(fā)射巨噬細(xì)胞樣納米顆粒用于猴痘靶向光熱治療近紅外二區(qū)成像

本文要點(diǎn)：目前沒(méi)有專門針對(duì)猴痘的治療藥物，且疾病轉(zhuǎn)歸的監(jiān)測(cè)較為復(fù)雜，不能直觀評(píng)估病灶處的猴痘病毒載量，因此迫切需要開(kāi)發(fā)猴痘的特異性藥物，以控制猴痘的持續(xù)流行。本研究中，首先合成了一種聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）材料TPE-BT-DPTQ，并封裝到聚乳酸－乙醇酸（PLGA）核心中，該核心同時(shí)具有近紅外區(qū)II熒光成像（NIR-II FLI）能力和光熱特性。隨后，將巨噬細(xì)胞的細(xì)胞膜覆蓋在核心上，形成一種多功能仿生納米粒子（TBD@M NPs）。此仿生納米粒子靜脈注射猴痘病變后，可以實(shí)現(xiàn)NIR-II熒光跟蹤以及光熱清除猴痘病毒。同時(shí)，由于該納米粒子聯(lián)合紅外光照射的治療方案可以有效地消除壞死組織和炎癥細(xì)胞，恢復(fù)受損的表皮，所以可以阻斷病毒向健康人傳播。最終可同時(shí)實(shí)現(xiàn)猴痘病毒的高效靶向治療和病灶中病毒傳播的阻斷。

 

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聚集發(fā)光光熱劑TPE-BT-DPTQ的合成步驟參考現(xiàn)有技術(shù)，具體合成路線如圖1所示。將PLGA聚合物(50:50)和TPE-BT-DPTQ分子溶解在四氫呋喃溶液中，將混合液快速注入PBS中，在通風(fēng)柜中攪拌6小時(shí)，完全去除四氫呋喃，得到PLGA核心懸浮液。接下來(lái)，通過(guò)低滲裂解、機(jī)械性裂解和密度梯度超速離心法提取巨噬細(xì)胞膜，然后利用共擠出的方法將巨噬細(xì)胞膜覆蓋在PLGA核心上，形成TBD@M NPs。

圖1.TPE-BT-DPTQ的合成途徑

 

圖2介紹了TPE-BT-DPTQ的NIR-II熒光特性和仿生納米粒子TBD@M NPs的性質(zhì)和特征。TPE-BT-DPTQ在四氫呋喃中的最大紫外-可見(jiàn)吸收峰≈821nm，光致發(fā)光光譜在1121nm處達(dá)到峰值（圖2C），熒光波長(zhǎng)位于NIR-II區(qū)域（>1000 nm），這是針對(duì)猴痘病灶的NIR-II FLI的一個(gè)很有潛力的特征。

 

圖3介紹了TBD@M NPs的光熱特性和穩(wěn)定性。將TBD@M NPs懸液（1.0 mg mL-1蛋白濃度）用功率為0.4 W cm-2的808 nm激光持續(xù)照射5 min，然后將懸液自然冷卻至室溫。在此過(guò)程中，每30秒記錄一次懸浮液的溫度。根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算出TBD@M NPs的光熱轉(zhuǎn)換效率(η)為39.3%（圖3A），遠(yuǎn)高于其他常用的商業(yè)光熱劑。TBD@M NPs（2.0 mg mL-1蛋白濃度）懸浮液在功率為0.4 W cm-2的808 nm激光照射下，7 min內(nèi)達(dá)到~70℃(圖3B），有助于猴痘病毒的光熱清除。

圖3.TBD@M NPs的光熱特性和穩(wěn)定性

 

圖4說(shuō)明了體外實(shí)驗(yàn)中TBD@M NPs與痘苗病毒共定位，具有靶向作用。在808 nm激光照射下，相較于PBS組、PLGA核心組和TBD@RBC NPs組，TBD@M NPs組幾乎清除了痘苗病毒，且具有明顯的抗炎作用。

圖4.TBD@M NPs的體外病毒靶向性以及激光誘導(dǎo)的抗病毒和抗炎作用

 

圖5說(shuō)明了將TBD@M NPs通過(guò)靜脈注射到已構(gòu)建的痘苗病毒引發(fā)的尾部劃痕小鼠模型（猴痘小鼠替代模型）體內(nèi)后，可以通過(guò)體外NIR-II FLI追蹤病灶，且TBD@M NPs組在感染病灶上表現(xiàn)出更高的熒光強(qiáng)度和更長(zhǎng)的保留時(shí)間。808 nm激光照射感染病變處，TBD@M NP治療顯著促進(jìn)了結(jié)痂消融和傷口愈合，且病變組織病毒滴度顯著降低。說(shuō)明TBD@M NPs既有近紅外二區(qū)成像功能，又能發(fā)揮對(duì)猴痘的光熱治療作用。

圖5.（A-B）TBD@M NPs治療后的NIR-II FLI和熒光強(qiáng)度分析；（C-I）TBD@M NPs在痘苗病毒引發(fā)的尾部劃痕小鼠模型中的傷口愈合作用。

 

圖6評(píng)估了TBD@M NPs的生物安全性。體外的CCK-8試驗(yàn)和體內(nèi)的血液生化指數(shù)試驗(yàn)、溶血實(shí)驗(yàn)、組織病理學(xué)評(píng)估都說(shuō)明TBD@M NPs表現(xiàn)出非常強(qiáng)的生物相容性，具有良好的臨床轉(zhuǎn)化潛力。

圖6.TBD@M NPs的生物安全評(píng)估

 

在這項(xiàng)研究中，科研人員通過(guò)將AIE材料和基于細(xì)胞膜的仿生納米顆粒結(jié)合，采用共擠出的方法形成了TBD@M NPs，使其顯示出明顯的NIR-II發(fā)射特征，峰值位于1121nm。所以，該聚集發(fā)光光熱劑-類巨噬細(xì)胞多功能仿生納米粒子既可以實(shí)現(xiàn)猴痘病毒感染部位的光熱治療，又可以進(jìn)行靶向成像，進(jìn)而阻斷猴痘病毒的傳播，為猴痘病毒感染的治療和阻斷提供了新的思路。

 

參考文獻(xiàn)

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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