聚集誘導發(fā)射巨噬細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：目前沒有專門針對猴痘的治療藥物，且疾病轉歸的監(jiān)測較為復雜，不能直觀評估病灶處的猴痘病毒載量，因此迫切需要開發(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，將巨噬細胞的細胞膜覆蓋在核心上，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，可以實現(xiàn)NIR-II熒光跟蹤以及光熱清除猴痘病毒。同時，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胞，恢復受損的表皮，所以可以阻斷病毒向健康人傳播。最終可同時實現(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，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，在通風柜中攪拌6小時，完全去除四氫呋喃，得到PLGA核心懸浮液。接下來，通過低滲裂解、機械性裂解和密度梯度超速離心法提取巨噬細胞膜，然后利用共擠出的方法將巨噬細胞膜覆蓋在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的性質和特征。TPE-BT-DPTQ在四氫呋喃中的最大紫外-可見吸收峰≈821nm，光致發(fā)光光譜在1121nm處達到峰值（圖2C），熒光波長位于NIR-II區(qū)域（>1000 nm），這是針對猴痘病灶的NIR-II FLI的一個很有潛力的特征。

 

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。在此過程中，每30秒記錄一次懸浮液的溫度。根據相關公式計算出TBD@M NPs的光熱轉換效率(η)為39.3%（圖3A），遠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內達到~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說明了體外實驗中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的抗病毒和抗炎作用

 

圖5說明了將TBD@M NPs通過靜脈注射到已構建的痘苗病毒引發(fā)的尾部劃痕小鼠模型（猴痘小鼠替代模型）體內后，可以通過體外NIR-II FLI追蹤病灶，且TBD@M NPs組在感染病灶上表現(xiàn)出更高的熒光強度和更長的保留時間。808 nm激光照射感染病變處，TBD@M NP治療顯著促進了結痂消融和傷口愈合，且病變組織病毒滴度顯著降低。說明TBD@M NPs既有近紅外二區(qū)成像功能，又能發(fā)揮對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評估了TBD@M NPs的生物安全性。體外的CCK-8試驗和體內的血液生化指數(shù)試驗、溶血實驗、組織病理學評估都說明TBD@M NPs表現(xiàn)出非常強的生物相容性，具有良好的臨床轉化潛力。

圖6.TBD@M NPs的生物安全評估

 

在這項研究中，科研人員通過將AIE材料和基于細胞膜的仿生納米顆粒結合，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-類巨噬細胞多功能仿生納米粒子既可以實現(xiàn)猴痘病毒感染部位的光熱治療，又可以進行靶向成像，進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

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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