上轉(zhuǎn)換納米材料用于多模態(tài)成像及光動(dòng)力治療FSMRI

如今，癌癥對(duì)公眾健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。為了有效地診斷和治療癌癥，開發(fā)具有治療和診斷功能的載體具有重要意義。光療，包括光熱療法(PTT)和光動(dòng)力療法(PDT)，因其療效高、不良反應(yīng)低而成為一種很有前途的癌癥治療方法。

通過多種機(jī)制，PTT和PDT聯(lián)合將為癌癥治療提供一種高效的途徑。而在這種系統(tǒng)中增加成像功能不僅可以實(shí)時(shí)檢測(cè)腫瘤的輪廓與邊緣，還可以觀察納米粒子的動(dòng)態(tài)分布。上轉(zhuǎn)換納米技術(shù)在PDT應(yīng)用中引起了廣泛關(guān)注，因?yàn)樗�可以將近紅外(NIR)光子轉(zhuǎn)化為能量更高的可見光。眾所周知，與波長(zhǎng)較短的光相比，近紅外(650-1100 nm)光子對(duì)生物組織具有更高的透明度。上轉(zhuǎn)換納米顆粒(UCNPs)在近紅外照射下發(fā)出上轉(zhuǎn)換光，隨后熒光共振能量轉(zhuǎn)移到攜帶的光敏劑上，將氧轉(zhuǎn)化為活
性氧(ROS)，殺死癌細(xì)胞。

然而，NIR激發(fā)的上轉(zhuǎn)換納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的活性氧(ROS)受到微弱上轉(zhuǎn)換光的限制，不能有效地激活PDT試劑。在各種用于將近紅外光子轉(zhuǎn)換為可見光的UCNPs中，Yb³⁺敏化納米顆粒最常用于980 nm光介導(dǎo)的PDT。然而，由于Yb³⁺離子中²F_7/2和²F_5/2能級(jí)之間的量子化電子躍遷，這些粒子在980 nm處有窄而弱的吸收帶。更嚴(yán)重的是，980 nm光子通常會(huì)引起生物體的強(qiáng)吸水性，從而產(chǎn)生過熱效應(yīng)，從而對(duì)正常細(xì)胞和組織造成嚴(yán)重傷害，進(jìn)一步限制了穿透深度。

哈爾濱工程大學(xué)楊飄萍團(tuán)隊(duì)研制了一種具有chlorin e6 (Ce6)功能化二氧化硅層的IR-808染料敏化上轉(zhuǎn)化納米顆粒(UCNP)，用于PDT劑。兩種增強(qiáng)效應(yīng)(染料敏化和核殼增強(qiáng))協(xié)同增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換效率，從而在低808 nm光激發(fā)下實(shí)現(xiàn)超亮可見發(fā)射。明顯放大的紅光隨后觸發(fā)光敏劑(Ce6)產(chǎn)生大量ROS，用于有效的PDT。在二氧化硅被賦予正極表面后，這些PDT納米粒子可以很容易地接枝到二硫化鉬納米片上，形成MoS2-UCNPs@Ce6@SiO2 (MUCS) 。

上圖A所示，當(dāng)樣品濃度在0 ~ 5 mg. mL⁻¹范圍內(nèi)變化時(shí)，MRI T1信號(hào)正增強(qiáng)，圖B計(jì)算出縱向弛度(R1)值為0.5497 (mg mL⁻¹ s⁻¹)，可以證明MUCS具有MRI造影劑的效果。

通過體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了創(chuàng)新的納米結(jié)構(gòu)通過利用PTT和PDT的協(xié)同作用，同時(shí)具有三模態(tài)(上轉(zhuǎn)換發(fā)光/計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)/磁共振成像(MRI)成像能力，具有出色的癌細(xì)胞抑制效果。