CN108785672B - 一种新型x射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统及其应用 - Google Patents

一种新型x射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108785672B
CN108785672B CN201810698789.0A CN201810698789A CN108785672B CN 108785672 B CN108785672 B CN 108785672B CN 201810698789 A CN201810698789 A CN 201810698789A CN 108785672 B CN108785672 B CN 108785672B
Authority
CN
China
Prior art keywords
photosensitizer
nanoparticle
naluf
aep
photodynamic therapy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810698789.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108785672A (zh
Inventor
卢虹冰
张文立
张晓峰
戎军艳
高鹏
刘天帅
兰斌
刘文磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fourth Military Medical University FMMU
Original Assignee
Fourth Military Medical University FMMU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fourth Military Medical University FMMU filed Critical Fourth Military Medical University FMMU
Priority to CN201810698789.0A priority Critical patent/CN108785672B/zh
Publication of CN108785672A publication Critical patent/CN108785672A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108785672B publication Critical patent/CN108785672B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
    • A61K41/0057—Photodynamic therapy with a photosensitizer, i.e. agent able to produce reactive oxygen species upon exposure to light or radiation, e.g. UV or visible light; photocleavage of nucleic acids with an agent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/52—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an inorganic compound, e.g. an inorganic ion that is complexed with the active ingredient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/69—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit
    • A61K47/6921—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a particulate, a powder, an adsorbate, a bead or a sphere
    • A61K47/6927—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a particulate, a powder, an adsorbate, a bead or a sphere the form being a solid microparticle having no hollow or gas-filled cores
    • A61K47/6929—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a particulate, a powder, an adsorbate, a bead or a sphere the form being a solid microparticle having no hollow or gas-filled cores the form being a nanoparticle, e.g. an immuno-nanoparticle
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00—Antineoplastic agents

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

本发明提供了一种新型X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒‑光敏剂耦合系统及其应用，该系统是将下转换β‑NaLuF4:X％Tb3+纳米粒经AEP修饰后，加入EDC作为激活剂，使发光纳米粒与亲水性光敏剂单步共价耦合而得，其中X＝3～25。本发明的耦合系统与肝癌细胞共培养，结果显示耦合系统可通过经典的胞吞方式进入细胞，并稳定停留在内涵体/溶酶体等小泡结构中，较NaGdF4:Tb3+‑RB耦合系统而言，NaLuF4Tb3+‑RB耦合系统不但可以产生更过的ROS，而且在提高FRET效应的同时可大幅降低X射线的照射剂量。

Description

一种新型X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂 耦合系统及其应用
技术领域
本发明属于生物医学材料技术领域，具体而言，涉及一种用于X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的新型纳米粒(Nanoparticles,NPs)-光敏剂耦合系统，以及该系统的制备方法和生物应用。
背景技术
光动力学治疗(Photodynamic Therapy,PDT)是上个世纪七十年代末开设形成的一项肿瘤治疗新技术，在美、英等不少国家已获得国家政府相关部门的正式批准，成为治疗肿瘤的一项常规手段。与传统的手术、化疗、放疗等治疗手段相比，其具有创伤较小、毒性低微、选择性好、适用性好等优点。其基本原理是：生物组织中的内源性或外源性光敏物质受到相应波长(可见光、近红外光或紫外光)光照时，吸收光子能量，由基态变成激发态，处于激发态的光敏物质很不稳定，迅速经过物理退激或化学退激过程释放出能量而返回基态，其物理退激过程可产生荧光，通过分析荧光光谱能进行疾病的诊断；而其化学退激过程可以生成大量活性氧物种(Reactive Oxygen Species,ROS)，其中最主要的是单线态氧，活性氧能与多种生物大分子相互作用，损伤肿瘤细胞结构或影响细胞功能，从而产生治疗效果。但是激发光的组织穿透能力和光敏剂的吸收波长阻碍了传统PDT对深部或较大肿瘤的有效治疗，临床应用极大受限。
近年来，基于X射线直接激发光敏剂或以X射线激发纳米闪烁体作为能量传递介质间接激发光敏剂的X射线激发的光动力治疗方法(X-ray Excited Photodynamic Therapy,XE-PDT)成为深层肿瘤治疗领域的研究热点。由于X射线高穿透能力，光敏剂对X射线的直接吸收率低，因此X射线直接激发的光敏剂相对较少，目前主要是以X射线激发发光纳米粒子作为能量介质，依赖发光纳米粒与光敏剂之间的能量传递间接激发光敏剂。具体实现如下：首先，选择光谱相匹配的发光纳米粒与光敏剂，通过自组装或共价耦合的方式生成发光纳米耦合系统；然后，通过靶向分子引导纳米粒-光敏剂耦合系统在肿瘤部位富集；再者，用X射线激发被包裹的发光纳米粒发光，将能量传递给光敏剂产生光动力效应。因此，研制出一种发光光谱与光敏剂吸收光谱高度吻合且生物安全性好、光产额较高的发光纳米粒，并将其与成熟光敏剂进行耦合是XE-PDT的关键问题。
稀土元素掺杂的核壳结构是掺杂镧系元素的主体材料的无机纳米粒子组成内核，外壳被非掺杂的稀土化合物包围。这种含重金属的核壳纳米材料对X射线有很强的阻挡和吸收作用，因而常被用作X射线激发磷光材料(Nacrzynski D J,etc.Nano Lett.2015,15(1):96)。2006年，University ofTexas atArlington的Wei Chen教授首次提出了XE-PDT(Chen,W.etc.Journal ofNanoscience andNanotechnology,2006.6(4):p.1159-1166)，使用X射线作为激光光源，通过激发LaCl3:Ce3+纳米粒发出可见光用于激发耦合在LaCl3:Ce3+表面的传统光敏剂(卟啉衍生物)通过共价键结合，并修饰靶向基团将光敏剂递送到治疗部位，然后通过发光纳米粒吸收X射线并发射紫外光激活有限距离内的光敏剂产生单态氧，证实该方法不仅可以利用光敏剂的靶向性实现治疗局域化，减少对正常细胞的损伤，同时还可以提高穿透深度使其适用于深部肿瘤治疗。2018年，Chang-Chieh Hsu等人提出了基于核-壳-壳结构的纳米发光颗粒NaLuF4:35％Gd3+,15％Eu3+@NaLuF4:40％Gd3+@NaLuF4:35％Gd3+,15％Tb3+用于XE-PDT和生物成像等方面(Chang-Chieh Hsu,etc.JournalofACSAppliedMaterials&Interfaces,2018.2)，在X射线激发下，这种发光纳米颗粒可以从Tb3+中发出波长为543nm的可见光用于激发与之相耦合的玫瑰红光敏剂产生ROS，可有效杀死MDA-MB-231和MCF-7肿瘤细胞。同时，该耦合系统可以从Eu3+中发出波长为614nm，695nm的可见光用于生物成像。该型耦合系统的FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer)效应仅有82.7％，XE-PDT的照射剂量高达1-5Gy，照射后肿瘤细胞活性分别为80％(1Gy)，70％(5Gy)，抗肿瘤疗效和毒副作用非常不理想。因此，如何有效增加耦合系统的FRET效应，在确保有效杀死肿瘤细胞的前提下最大程度地降低X射线照射剂量是急需解决的现实问题。本发明的提出有效解决了这一问题。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供一种较低剂量XE-PDT治疗深部肿瘤的新型纳米粒(Nanoparticles,NPs)-光敏剂耦合系统。
为了实现本发明的目的，发明人对NaLuF4系列发光纳米粒进行了深入研究，意外地发现通过改变掺杂稀土离子为Tb3+，使其发射光谱与成熟二代光敏剂玫瑰红(RoseBengal,RB)吸收光谱高度吻合，较NaGdF4:Tb3+-RB耦合系统而言，NaLuF4Tb3+-RB耦合系统不但可以产生更多的ROS，而且在提高FRET效应的同时可大幅降低X射线的照射剂量，较好地实现了本发明的目的。
具体地，本发明的技术方案概况如下：一种新型X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统，是将下转换β-NaLuF4:X％Tb3+纳米粒经AEP修饰后，加入EDC作为激活剂，使发光纳米粒与亲水性光敏剂单步共价耦合而得，其中X＝3～25，AEP为2-氨基乙基膦酸(2-Aminoethylphosphonic acid,AEP)，EDC为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(N-(3-Dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide hydrochloridecrystalline,EDC)，亲水性光敏剂是在490-540nm处有吸收的光敏剂。
需要说明的是，试验中发现，将β-NaLuF4:X％Tb3+纳米粒表面油酸基团AEP进行配体交换后修饰，可以使纳米粒具备良好的水溶性和生物安全性，在较低剂量X射线照射下更安全高效的抑制或杀死癌细胞。
进一步优选地，如上所述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的新型纳米粒-光敏剂耦合系统，其中优选X＝3～18，进一步优选X＝7～15。
在本发明的一个最优选的试验处理组中，如上所述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的新型纳米粒-光敏剂耦合系统，其中X＝15。
在本发明的一个最优选的试验处理组中，如上所述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的新型纳米粒-光敏剂耦合系统，其中的亲水性光敏剂为RB、MC540或其它在490-560nm处有吸收谱的光敏剂。
进一步优选地，如上所述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的新型纳米粒-光敏剂耦合系统，其中β-NaLuF4:X％Tb3+与AEP、EDC的质量比为1：(3～5)：(0.8～2)。
再进一步优选地，如上所述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的新型纳米粒-光敏剂耦合系统，其中β-NaLuF4:X％Tb3+、AEP、EDC及RB的质量比为1：(3～5)：(0.8～2)：(0.004～0.006)。
另外，本发明的第二个目的在于提供上述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的新型纳米粒-光敏剂耦合系统的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)取β-NaLuF4:X％Tb3+纳米粒和AEP分散在醇溶液中，混合形成均一溶液，在室温下搅拌反应12～36小时后，离心得到经AEP修饰的纳米粒；
(2)取AEP修饰的纳米粒与光敏剂玫瑰红混合于水中，加入EDC作为激活剂，室温搅拌反应6～18小时；
(3)将步骤(2)的反应液高速离心，速率为12000～14000r/min，分离出残余溶液中的沉淀物，将沉淀物纯化后获得目标产物。
进一步优选地，如上所述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的新型纳米粒-光敏剂耦合系统的制备方法，其中步骤(1)中所述的醇溶液为体积分数50％～70％的乙醇溶液。
本发明所述的NaLuF4:15％Tb3+发光纳米粒-RB耦合系统与肝癌细胞(HepG-2)共培养，结果显示耦合系统可通过经典的胞吞方式进入细胞，并稳定停留在内涵体/溶酶体等小泡结构中。当NaLuF4:15％Tb3+发光纳米粒-RB耦合系统溶液浓度比为20:1时，单态氧产生率达到峰值。通过荷瘤裸鼠实验，可检测出该型纳米粒-光敏剂耦合系统在不同X射线照射时间下均呈现出显著的治疗效果，对肿瘤的生长起到了非常显著的抑制作用。因此，本发明还提供了上述的新型纳米粒-光敏剂耦合系统在制备X射线激发光动力学治疗肿瘤的药剂中应用。进一步优选地，所述的肿瘤为包括肝癌在内的深部肿瘤，以及浅表肿瘤。
与现有技术相比，本发明涉及的新型纳米粒-光敏剂耦合系统用于X射线激发光动力学治疗肿瘤时具有如下优点和进步性：
(1)本发明的β-NaLuF4:15％Tb3+纳米粒的发射光谱与成熟二代光敏剂RB的吸收光谱高度吻合，经X射线照射后可产生更多的ROS，能够有效杀死90％以上肝癌细胞，较NaGdF4:Tb3+-RB耦合系统而言，NaLuF4Tb3+-RB耦合系统不但可以产生更过的ROS，而且在提高FRET效应的同时可大幅降低X射线的照射剂量。
(2)本发明的β-NaLuF4:15％Tb3+-RB耦合系统在光动力学治疗深部肿瘤时，所需X射线照射的辐射剂量非常低，使用电离室测得平均每次每小时照射剂量为0.17Gy。
(3)本发明的β-NaLuF4:15％Tb3+-RB耦合系统具有较好的生物安全性，体外细胞实验与小鼠体内实验均验证该系统无明显毒性。
附图说明
图1：β-NaLuF4:15％Tb3+-RB耦合系统的构建及其治疗机制示意图。
图2：β-NaLuF4:15％Tb3+NPs制备流程示意图。
图3：β-NaLuF4:15％Tb3+NPs的TEM图。
图4：不同反应条件制备的β-NaLuF4:15％Tb3+NPs的XRD图。
图5：不同Tb3+掺杂比例的β-NaLuF4:X％Tb3+光产额对比图。
图6：1mmol NaLuF4:15％Tb3+与1mmol的NaGdF4:15％Tb3+的X射线激发光谱对比分析图。
图7：(a)为β-NaLuF4:15％Tb3+发光纳米粒的发射光谱及RB吸收光谱图；(b)为荧光分光光度计测得β-NaLuF4:15％Tb3+发光纳米粒与不同浓度RB共价耦合前后的光谱对比图。
图8：DPBF法测定不同浓度β-NaLuF4:15％Tb3+-RB耦合系统溶液中单态氧产生量对比图。
图9：CCK 8法测定细胞毒性，未经X射线照射的纳米粒-光敏剂耦合系统与细胞共培养的细胞成活率柱状图。
图10：CCK 8法检测纳米粒-光敏剂耦合系统给药后，经X射线照射后的细胞成活率图。
具体实施方式
本发明研制了一种光谱与RB高度吻合的小尺寸、形状规则、粒径分布均匀、光产额较高的纳米粒(β-NaLuF4:X％Tb3+)，并与成熟光敏剂进行耦合(由一定Tb3+掺杂β-NaLuF4纳米发光材料为基质材料，与RB进行共价耦合)，制备出发光核心的发射光谱与RB吸收光谱高度匹配的纳米粒-光敏剂耦合体系。通过X射线激发纳米发光材料，光敏剂吸收发射光后产生ROS，诱导肿瘤细胞凋亡，其整体设计如图1所示，整个制备和试验思路如下：
1.X射线激发下转换NaLuF4:X％Tb3+发光纳米粒的制备。
主要采用“油热法”制备NaLuF4:X％Tb3+发光纳米粒，并对其进行TEM、XRD检测，分析其晶格结构、颗粒形态以及颗粒直径；使用X射线照射发光纳米粒，分析研究不同Tb3+掺杂比例的光产额性能。
2.NaLuF4:X％Tb3+发光纳米粒与RB耦合。
通过对已制备的NaLuF4:X％Tb3+发光纳米粒表面进行AEP亲水性修饰，使整个体系保证在高光产额的条件下，具有良好的生物相容性。加入EDC作为激活剂，采用共价耦合(酰胺键)的方式，使RB稳定地耦合在纳米颗粒表面。
3.NaLuF4:X％Tb3+发光纳米粒-RB耦合系统的单态氧产生量分析。
通过X射线照射NaLuF4:15％Tb3+纳米粒-RB耦合系统溶液，运用1,3-二苯基异苯并呋喃(1,3-diphenylisobenzofuran,DPBF)来定量分析溶液中单态氧的产生量。
4.纳米粒-光敏剂耦合系统的生物安全性及胞吞测试。
基于NaLuF4:15％Tb3+-RB耦合系统的单态氧产生量分析结果，将耦合系统与肝癌细胞(HepG-2)共培养，通过共聚焦显微镜及细胞透射电镜法研究耦合系统的入胞能力，观察其入胞过程。采用CCK 8法验证不同浓度耦合系统自身的细胞毒性。
5.纳米粒-光敏剂耦合系统的体外评价。
通过肝癌细胞HepG2检测纳米粒-光敏剂耦合系统体外XE-PDT治疗效果。通过将肝癌细胞HepG2与耦合系统进行共培养24小时，使耦合系统通过EPR效应有效的进入癌细胞内部，并通过照射不同时长的X射线进行XE-PDT的体外治疗。然后使用MTT法来测定细胞的成活率，以此判断耦合系统对肝癌细胞的体外疗效。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容和本领域的常规技术手段予以实施，下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1：X射线激发下转换β-NaLuF4:X％Tb3+发光纳米粒的制备
称量出0.331g的LuCl3·6H2O、0.056g的TbCl3·6H2O的稀土原料和6mL的油酸(Oleic acid,OA)、15mL的1-十八烯(1-Octadecene,ODE)加入到100mL圆底烧瓶中。在氩气保护气氛下加热至160℃反应40分钟，形成均一透明溶液，略微带淡黄色。关闭加热设备，当体系温度降至室温后将溶解在甲醇中的NH4F(4mmol，0.1481g)、NaOH(2.5mmol，0.1g)混合溶液缓慢逐滴加入到烧瓶中，时间大约为14分钟。在室温条件下，剧烈搅拌60分钟。升温至100℃进行抽真空操作10分钟。结束后，快速升温至300℃，升温速率为10℃/min，并在此温度保持1小时。待反应结束后降至室温，用无水乙醇、甲醇离心洗涤2次分散在环己烷中，整个β-NaLuF4:X％Tb3+纳米粒制备流程如图2所示。图3是β-NaLuF4:15％Tb3+NPs的透射电镜(Transmission Electron Microscope,TEM)图，可以看到NPs的形貌为均一球体，且分散性良好，尺寸在7-10nm。图4是NaLuF4:15％Tb3+的X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)图，从图中可以看出NaLuF4:Tb3+结晶性良好，晶格结构为β相，且与六方相NaLuF4的JCPDS卡片完全匹配。当Tb3+掺杂比例为15％时，光产额最高(如图5所示)，故将其作为后续体内外研究的材料基础。同时，在相同的实验条件下，设置X射线源参数为80kV，0.5mA对1mmol的NaLuF4:15％Tb3+与1mmol的NaGdF4:15％Tb3+进行激发，经计算NaLuF4:15％Tb3+的光产额值约为1540000，NaGdF4:15％Tb3+的光产额值约为243530，NaLuF4:15％Tb3+与NaGdF4:15％Tb3+的比值为6.32：1，也就是说前者的光产额度要是后者的6.32倍(如图6所示)。
实施例2：β-NaLuF4:15％Tb3+发光纳米粒与RB共价耦合
在50ml圆底烧瓶中加入6ml无水乙醇与4ml蒸馏水，称取将β-NaLuF4:15％Tb3+纳米颗粒10mg，溶于1ml的环己烷后加入圆底烧瓶。称取40mgAEP加入圆底烧瓶，在室温下剧烈搅拌24小时后，用蒸馏水离心洗涤3次后重新分散在1ml的蒸馏水中，并加入0.05mg光敏剂RB与10mg的激活剂EDC，在室温条件下搅拌12小时，用蒸馏水高速离心洗涤3次，离心速率13000rpm，得到纳米粒-光敏剂耦合系统。
将RB与β-NaLuF4:15％Tb3+NPs进行耦合，观察由X射线激发后β-NaLuF4:15％Tb3+的发射光谱与RB吸收光谱的匹配程度，分别测定静电吸附与共价耦合的RB吸收峰强度的差异，计算RB结合率，选取最佳的RB耦合方式。通过荧光分光光度法实验分析可得出，经X射线激发后，β-NaLuF4:15％Tb3+NPs的发射光谱与RB的吸收光谱高度匹配(如图7a所示)，且荧光光谱法测定RB结合率表明，通过共价耦合的方式结合的RB量远高于静电吸附方式，所结合的RB量可完全吸收β-NaLuF4:15％Tb3+NPs发出的发射光(如图7b所示)。
实施例3：β-NaLuF4:15％Tb3+发光纳米粒-RB耦合系统的单态氧产生量分析
采用X射线照射耦合β-NaLuF4:15％Tb3+发光纳米粒-RB耦合系统溶液，运用1,3-二苯基异苯并呋喃(1,3-diphenylisobenzofuran,DPBF)法来定量分析溶液中单态氧的产生量，实验结果表明，当耦合系统溶液中RB浓度为500μg/mL，单态氧产生速率最高，且随着照射时间的延长，其单态氧产生速率不变(如图8所示)。
实施例4：人体肝癌细胞系HepG-2细胞复苏、培养和传代
人体肝癌细胞系HepG-2，购自于Thermo Fisher Scientific公司。取出冻存管后，投入37℃水浴中，震荡解冻2min，酒精消毒管壁外侧后，将其转入超净台中，将管内细胞转移至离心管中，加入5ml 37℃预热的含10％胎牛血清的DMEM培养基，并清洗冻存管1次，将离心管离心(1000rpm,5min)，弃去上清液，再加入2ml 37℃预热的含10％胎牛血清的DMEM培养基，转入培养瓶中，放置于37℃、5％CO2饱和湿度的培养箱中孵育，并以0.5％胰蛋白酶消化并常规传代。
实施例5：纳米粒-光敏剂耦合系统的肝癌细胞体外评价
基于β-NaLuF4:15％Tb3+发光纳米粒-RB耦合系统的单态氧产生量分析结果，将耦合系统与肝癌细胞(HepG-2)共培养，CCK 8法验证耦合系统自身细胞毒性，实验结果表明，单纯耦合系统在未经X射线照射下与细胞共培养，即使高浓度给药组也未显现出明显的细胞毒性(如图9所示)。而在X射线照射1个小时，使用电离室测得照射剂量为1.17Gy，500μg/mL以上浓度的耦合系统给药组均显现出明显的细胞杀伤作用，细胞成活率不足10％(如图10所示)，并且对照组(Cell Only组与RB Only组)的细胞存活率随X射线照射时间增长而降低，这是因为X射线本身就具有杀死癌细胞的作用，但是与实验组对比细胞存活率仍有巨大差异。以上结果在体外证明XE-PDT的治疗作用，为体内实验提供给药剂量，X射线照射剂量及照射时间等参数参考。

Claims (9)

1.一种X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统，其特征在于，该系统是将下转换β-NaLuF4:X% Tb3+纳米粒经AEP修饰后，加入EDC作为激活剂，使发光纳米粒与亲水性光敏剂单步共价耦合而得，其中X =3～18，所述的AEP为2-氨基乙基膦酸，所述的EDC为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，所述的亲水性光敏剂是在490-540nm处有吸收的光敏剂。
2.根据权利要求1所述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统，其特征在于，所述的X =7～15。
3.根据权利要求1所述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统，其特征在于，所述的亲水性光敏剂为RB、MC540或/和在490-540nm处有吸收的其它光敏剂。
4.根据权利要求1所述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统，其特征在于，β-NaLuF4:X% Tb3+与AEP、EDC的质量比为1：（3～5）：（0.8～2）。
5.根据权利要求3所述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统，其特征在于，所述的亲水性光敏剂为RB，且β-NaLuF4:X% Tb3+、AEP、EDC及RB的质量比为1：（3～5）：（0.8～2）：（0.004～0.006）。
6.根据权利要求1所述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）取β-NaLuF4:X% Tb3+纳米粒和AEP分散在醇溶液中，混合形成均一溶液，在室温下搅拌反应12～36小时后，离心得到经AEP修饰的纳米粒；
（2）取AEP修饰的纳米粒与亲水性光敏剂混合于水中，加入EDC作为激活剂，室温搅拌反应6～18小时；
（3）将步骤（2）的反应液高速离心，速率为12000～14000rpm，分离出残余溶液中的沉淀物，将沉淀物纯化后获得目标产物。
7.根据权利要求6所述X射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的醇溶液为体积分数50%～70%的乙醇溶液。
8.权利要求1所述的纳米粒-光敏剂耦合系统在制备X射线激发光动力学治疗肿瘤的药剂中应用。
9.根据权利要求8所述纳米粒-光敏剂耦合系统在制备X射线激发光动力学治疗肿瘤的药剂中应用，其特征在于，所述的肿瘤为包括肝癌在内的深部肿瘤，以及浅表肿瘤。
CN201810698789.0A 2018-06-29 2018-06-29 一种新型x射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统及其应用 Active CN108785672B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810698789.0A CN108785672B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种新型x射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810698789.0A CN108785672B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种新型x射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108785672A CN108785672A (zh) 2018-11-13
CN108785672B true CN108785672B (zh) 2021-02-19

Family

ID=64073733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810698789.0A Active CN108785672B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种新型x射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108785672B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110208230B (zh) * 2019-05-21 2022-03-18 淮阴工学院 用于活性氧检测的荧光共振差动比率探针的合成方法及检测装置和检测方法
WO2022246725A1 (zh) * 2021-05-27 2022-12-01 深圳先进技术研究院 稀土核壳纳米材料及其制备方法
CN114558147A (zh) * 2022-03-14 2022-05-31 中国人民解放军空军军医大学 基于x射线激发的化疗-免疫疗法-光动力学三位一体联合治疗肿瘤的新型药物递送系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103074065A (zh) * 2013-01-08 2013-05-01 上海交通大学 以NaLuF4为基质的上转换纳米材料的制备方法
CN103846097A (zh) * 2013-11-27 2014-06-11 上海大学 NaLuF4：Gd，Yb，Tm/TiO2 纳米复合材料及其制备方法
CN103865538A (zh) * 2014-02-23 2014-06-18 复旦大学 一种Nd3+敏化的上/下转换双模荧光纳米材料及其合成方法
CN105664379B (zh) * 2016-03-02 2019-07-26 中国人民解放军第四军医大学 一种光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统
CN107998394B (zh) * 2017-12-14 2020-09-11 中国人民解放军第四军医大学 一种x射线激发光动力学治疗深部肿瘤的新型纳米粒-光敏剂耦合系统及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108785672A (zh) 2018-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Imaging and therapeutic applications of persistent luminescence nanomaterials
Song et al. Low‐dose X‐ray activation of W (VI)‐doped persistent luminescence nanoparticles for deep‐tissue photodynamic therapy
EP3157337B1 (en) Induced photodynamic therapy using nanoparticle scintillators as transducers
Zhang et al. Ultra-high FRET efficiency NaGdF4: Tb3+-Rose Bengal biocompatible nanocomposite for X-ray excited photodynamic therapy application
Kaščáková et al. X-ray-induced radiophotodynamic therapy (RPDT) using lanthanide micelles: Beyond depth limitations
CN109568578B (zh) 天然生物质量子点和生物质量子点-铜纳米复合物的制备方法及其应用
Kirakci et al. Octahedral molybdenum clusters as radiosensitizers for X-ray induced photodynamic therapy
CN108785672B (zh) 一种新型x射线激发光动力学治疗深部肿瘤的纳米粒-光敏剂耦合系统及其应用
US20190210886A1 (en) Lanthanide-doped fluoride nanocomposites, production method and applications
Li et al. In vitro photodynamic therapy based on magnetic-luminescent Gd 2 O 3: Yb, Er nanoparticles with bright three-photon up-conversion fluorescence under near-infrared light
Cai et al. Polypyrrole-coated UCNPs@ mSiO 2@ ZnO nanocomposite for combined photodynamic and photothermal therapy
CN108653734B (zh) 一种高效上转换纳米粒子光敏剂复合物及其制备方法与应用
CN103566381A (zh) 一种多功能磁性纳米颗粒及其制备方法
EP2931728B1 (en) Chlorin derivative useful in photodynamic therapy and diagnosis
US20220033266A1 (en) Copper ion-doped carbon dots, preparation method and application thereof as photosensitizer for photodynamic therapy
CN106620700B (zh) 一种复合物及其应用
Hu et al. A thermally activated delayed fluorescence photosensitizer for photodynamic therapy of oral squamous cell carcinoma under low laser intensity
CN107998394B (zh) 一种x射线激发光动力学治疗深部肿瘤的新型纳米粒-光敏剂耦合系统及其制备方法
Koncošová et al. Avenue to X-ray-induced photodynamic therapy of prostatic carcinoma with octahedral molybdenum cluster nanoparticles
Kirsanova et al. Nanomaterials for deep tumor treatment
CN110724517B (zh) 一种稀土/叶绿素复合探针及其制备方法和应用
CN104342145B (zh) 一种用作光动力药物载体的上转换荧光微米颗粒的制备方法
CN114425092B (zh) 一种mri/nir ii双模成像的喷洒造影剂及其制备方法和应用
CN114099675B (zh) x-ray激发的光动力治癌纳米复合颗粒及其制备方法
Li et al. Anticancer effects and cell death pathways in ultralow-power 980 nm laser-triggered photodynamic therapy by Gd2O3: Yb, Tm nanoparticles

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant