介孔鈦納米復(fù)合團(tuán)簇應(yīng)用于光熱-光動(dòng)力療法

常貫儒　魯信勇　裴　春　陳　龍　李　召

(1黃山學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，黃山245041) (2安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，合肥230601)

介孔鈦納米復(fù)合團(tuán)簇應(yīng)用于光熱-光動(dòng)力療法

常貫儒＊,1,2魯信勇1裴春1陳龍1李召1

(1黃山學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，黃山245041) (2安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，合肥230601)

采用水熱法合成了一種新型的介孔二氧化鈦/碳/亞甲藍(lán)復(fù)合納米團(tuán)簇(TiO2@C-MB)，并應(yīng)用于腫瘤細(xì)胞的光動(dòng)力(PDT)和光熱治療(PTT)。系統(tǒng)中介孔二氧化鈦?zhàn)鳛橛行У墓饷魟琈B作為重要的光敏添加劑以改善二氧化鈦納米晶的光化學(xué)效應(yīng)，并將其光響應(yīng)區(qū)域拓寬至光動(dòng)力學(xué)療法的理想治療窗(650～900 nm)。檸檬酸在水熱條件下被還原成碳并裹覆在二氧化鈦表面。碳層表現(xiàn)出良好的光熱效果，也充當(dāng)多功能的電子受體以加速生成單線態(tài)氧。該納米團(tuán)簇不僅可以保持腫瘤細(xì)胞內(nèi)部高濃度的MB和二氧化鈦以產(chǎn)生大量的單線態(tài)氧殺死腫瘤細(xì)胞，而且可以避免MB退化失活。

介孔鈦納米晶；納米團(tuán)簇；光動(dòng)力療法；光熱治療；聯(lián)合抗腫瘤

0　引言

癌癥至今仍然是嚴(yán)重威脅人類健康的主要疾病之一。隨著科技進(jìn)步，一些癌癥治療的新方法，新思路相繼出現(xiàn)，目前癌癥的聯(lián)合治療業(yè)已成為人們研究的熱點(diǎn)。光動(dòng)力療法(PDT)是一種有效治療惡性腫瘤的新方法，其治療原理利用腫瘤組織選擇性地?cái)z入一些染料或光敏劑，在適當(dāng)波長(zhǎng)的激光照射光敏劑產(chǎn)生大量的活性很強(qiáng)的單態(tài)氧(1O2)，進(jìn)而和相鄰的生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生細(xì)胞毒性而導(dǎo)致細(xì)胞受損乃至死亡，從而達(dá)到治療目的。自1976年Kelly和Snell應(yīng)用血卟啉衍生物成功治療膀胱癌以來，光動(dòng)力學(xué)療法已逐步成為腫瘤的基本治療手段之一[1-2]。光動(dòng)力療法以其創(chuàng)傷小，治療時(shí)間短，不易產(chǎn)生細(xì)胞耐藥性，在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)不會(huì)使正常細(xì)胞受損，也不抑制免疫系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。

由于納米顆粒的尺寸比癌細(xì)胞小100～1 000倍，加之腫瘤組織的血管和淋巴系統(tǒng)的不完整，使得納米顆粒進(jìn)入人體后借助EPR效應(yīng)富集在腫瘤組織部位[3]。因此，將納米顆粒作為載體和光敏劑結(jié)合用于光動(dòng)力療法引起了人們極大的興趣，若納米載體具有光熱效應(yīng)，還可以用于光熱與光動(dòng)力協(xié)同抗腫瘤的治療中。所謂光熱療法(PTT)就是是利用一些具有靶向性的識(shí)別技術(shù)將光熱轉(zhuǎn)換效率高的材料聚集在腫瘤組織附近，并在激光(一般是近紅外光)的照射下產(chǎn)生熱能，通過腫瘤組織局部高溫來殺死癌細(xì)胞的一種治療方法。

介孔二氧化鈦(TiO2)就是這類納米載體的代表，其本身可作為光敏劑，且具有價(jià)廉易得、催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性好和安全無毒等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于光催化[4-6]、太陽能電池[7-8]、光動(dòng)力療法[9-10]等領(lǐng)域。納米TiO2顆粒能夠被正常組織內(nèi)的巨噬細(xì)胞所吞噬，對(duì)動(dòng)物體無毒性，不會(huì)引起白細(xì)胞減少等副作用[11-12]。然而，作為一種常用的光敏劑，受其禁帶寬度所限，TiO2只能在紫外光激發(fā)下產(chǎn)生1O2，發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)。而長(zhǎng)期接受紫外光的照射可能導(dǎo)致DNA損傷甚至造成皮膚癌，不利于人體的健康。將TiO2與其他窄帶隙的染料復(fù)合被認(rèn)為是拓寬其光響應(yīng)區(qū)域最有效的途徑之一。

亞甲基藍(lán)(MB)作為第二代光敏劑，具有很高的量子產(chǎn)率、較寬的光響應(yīng)區(qū)域、低毒性等優(yōu)點(diǎn)。然而亞甲基藍(lán)在體內(nèi)不夠穩(wěn)定，容易與酶等活性物質(zhì)生成亞甲基藍(lán)二聚物，從而失去光敏性[14-15]導(dǎo)致治療效果遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)預(yù)期。將MB與TiO2復(fù)合既能將TiO2光響應(yīng)區(qū)域拓寬到紅外光區(qū)，也能借助TiO2的保護(hù)作用避免MB被酶解。由于碳材料具有著超強(qiáng)的電子傳輸能力，能顯著地抑制電子和空穴對(duì)復(fù)合，對(duì)納米TiO2包碳能夠有效提高其光催化性能，且操作簡(jiǎn)單，無污染[16-17]。

本文通過一步水熱法[17]以檸檬酸為表面控制劑合成介孔納米TiO2；利用TiO2的介孔結(jié)構(gòu)吸附MB分子。在檸檬酸的作用下，TiO2的晶核圍繞著檸檬酸的羧基官能團(tuán)生長(zhǎng)，同時(shí)檸檬酸也被水熱還原為碳材料，逐漸形成大約100 nm的碳層包覆的介孔TiO2團(tuán)簇。由于團(tuán)簇尺寸所具有的EPR效應(yīng)，能很好地進(jìn)入并滯留在腫瘤部位，提高癌變部位光敏劑濃度，增強(qiáng)PDT的治療效果；外層包裹的碳層能有效地抑制TiO2光激發(fā)的電子/空穴對(duì)的復(fù)合，提高光敏劑的量子產(chǎn)率；此外碳材料也具有一定的光熱效果，能與光動(dòng)力療法聯(lián)合(PTT-PDT)，進(jìn)一步增強(qiáng)治療效果。

1　實(shí)驗(yàn)方法

1.1儀器與試劑

試劑：硫酸鈦Ti(SO4)2、檸檬酸(C6H8O7)、亞甲基藍(lán)(MB)、1,3-二苯基異苯并呋喃(DPBF)、多聚甲醛(PFA)、3-(4，5-二甲基噻唑-2)-2，5-二苯基四氮唑溴鹽(MTT，生物試劑)、DMEM高糖培養(yǎng)基(GIBCO)、胎牛血清(GIBCO)、雙抗(生物試劑)、胰酶(質(zhì)量濃度為0.25 g·L-1含EDTA，GIBCO)、Hoechst 33342(生物試劑)、碘化吡啶(PI，生物試劑)和熒光素(FITC)購于上海生工生物工程有限公司。實(shí)驗(yàn)中所用到化學(xué)試劑均為分析純，且購買后直接使用。

儀器：同時(shí)利用S-4800型掃描電子顯微鏡和JEM 100SX型透射電子顯微鏡(加速電壓200 kV)，觀察產(chǎn)物形貌與結(jié)構(gòu)特征；傅里葉變換紅外光譜(NEXUS-870,頻率范圍：4 000～500 cm-1)測(cè)定樣品紅外光譜。在法國Horiba jobin yvon公司產(chǎn)HR-800型拉曼光譜儀上進(jìn)行拉曼光譜測(cè)試；采用DX-2700型X射線衍射儀(Cu Kα射線作為發(fā)射源，λ=0.154 nm，測(cè)試電壓40 kV，測(cè)試電流100 mA)對(duì)樣品的物相分析，掃描速度為6°·min-1；借助德國Leica公司的DMI3000B型倒置熒光顯微鏡觀察細(xì)胞熒光成像；光熱成像圖由美國Fluke公司Ti32型熱紅外攝像機(jī)完成。

1.2介孔TiO2@C納米團(tuán)簇的制備

0.24g Ti(SO4)2溶解在20mL去離子水中，添加0.01 g檸檬酸后磁力攪拌10min，將水溶液轉(zhuǎn)移到Teflon-sealed高壓釜，維持在180℃12 h。反應(yīng)液冷卻至室溫后，經(jīng)多次離心、水洗干燥后，獲得碳包裹的介孔二氧化鈦納米團(tuán)簇。

1.3TiO2@C-MB

將實(shí)驗(yàn)制得的介孔TiO2粉末(50 mg)浸沒在20 mL的亞甲基藍(lán)溶液(1 mg·mL-1)中2 h，離心、重新分散在甲苯中，除去表面粘附的亞甲基藍(lán)分子，干燥后備用。

1.4光熱效果測(cè)試

采用(Fluke Ti32)熱紅外攝像機(jī)對(duì)光照后的去離子水、TiO2@C-MB進(jìn)行了熱紅外圖像采集，光照時(shí)間為15min，研究其光致生熱的效果。

1.5細(xì)胞存活率測(cè)試

TiO2和TiO2@C-MB的生物相容性和細(xì)胞殺傷能力由MTT實(shí)驗(yàn)來檢測(cè)。向培養(yǎng)基中分別加入一定量的TiO2或者TiO2@C-MB(濃度分別為50、20、10、0.1μg·mL-1)，保存?zhèn)溆?。將Hela細(xì)胞以5×103個(gè)/孔的密度接種到96孔板，并放于含有5%CO2的二氧化碳培養(yǎng)箱(37℃)中培養(yǎng)24 h。然后移去培養(yǎng)基，加入100μL上述復(fù)合材料培養(yǎng)基溶液(包含空白對(duì)照組)，在660 nm激光器下光照10 min。繼續(xù)置于二氧化碳培養(yǎng)箱中孵化24 h，移去培養(yǎng)基，加入20μL的MTT繼續(xù)孵化4 h后，去除上層液，加入100μL的DMSO，震蕩溶解后使用酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)490 nm處的OD值。細(xì)胞存活率可由下面公式[18]得出，其中ODb，ODc，和ODe分別對(duì)應(yīng)空白組、對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的OD值。

1.6細(xì)胞的熒光成像實(shí)驗(yàn)

將接種在6孔板上的Hela細(xì)胞(5×104個(gè)/孔)放在含5%CO2的二氧化碳培養(yǎng)箱(37℃)中培養(yǎng)24 h。然后將3mL含有TiO2(150μg)培養(yǎng)基加入到孔板中，孵化6 h后，用660 nm激光光照10 min。再用pH=7.2的磷酸鹽(PBS)緩沖液將樣品沖洗干凈，用0.5 mL Hoechst 33342(1μg·mL-1)和0.5 mL PI(1 μg·mL-1)對(duì)其進(jìn)行雙染色，最后利用倒置熒光顯微鏡進(jìn)行觀察。

TUNEL法檢測(cè)HeLa細(xì)胞凋亡過程如下：加入預(yù)先稀釋好的樣品，培養(yǎng)6 h后，洗滌，用4%的多聚甲醛固定細(xì)胞。用PBS洗滌并在封閉液中繼續(xù)孵化10min。沖洗后用30%的Triton X-100溶液處理培養(yǎng)皿5min，沖洗后加入TUNEL反應(yīng)液，37℃避光培養(yǎng)60 min。試驗(yàn)結(jié)束后，熒光共聚焦顯微鏡下觀察拍照確凋亡的細(xì)胞核。

2　結(jié)果與分析

2.1樣品的表征

圖1　以葡萄糖為分散劑制得的TiO2(A),以檸檬酸為模板制得的TiO2@C(B)的透射電鏡圖, C和D分別對(duì)應(yīng)B的放大圖和高分辨率投射電鏡圖Fig.1　TEM image of(A)TiO2prepared using glucose as a dispersant,(B)TiO2@C using citric as a template; (C)and(D)Correspondingmagnification and high resolution TEM image of(B)

從圖1A與B可以看出,以葡萄糖為分散劑制備的TiO2呈橢球狀，粒子尺寸長(zhǎng)15 nm，寬在10 nm，絕大部分處于單分散狀態(tài)，顆粒中有明顯的孔隙，少數(shù)顆粒出現(xiàn)堆積；而使用檸檬酸為模板制備的TiO2@C出現(xiàn)多個(gè)顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，形成一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，其粒徑約100 nm。圖C為圖B進(jìn)一步放大圖，從C圖中可以看出,團(tuán)簇顆粒邊緣有明顯的半透明裹覆層，其空隙分布也比較集中，呈現(xiàn)蜂窩狀。圖D是TiO2@C的高分辨率TEM圖，從圖中可以看出納米粒子具有的介孔結(jié)構(gòu)，孔徑1～5 nm不等；晶格也十分清晰，其間距對(duì)應(yīng)于銳鈦礦TiO2結(jié)構(gòu)。

在圖2A中，在700～500 cm-1處的較寬吸收帶是Ti-O-Ti鍵伸縮振動(dòng)引起的，3 450 cm-1則對(duì)應(yīng)著-OH的吸收峰；TiO2@C與TiO2相比，在1 120 cm-1處出現(xiàn)了一個(gè)新的吸收峰，其為C-O-C鍵的吸收峰。圖2B給出了TiO2@C的XRD圖，從圖中我們可以看出TiO2@C的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)銳鈦礦晶型TiO2衍射峰對(duì)應(yīng)的非常好，其中2θ=25.4°、37.9°、47.8°、 54.3°、63.0°、69.0°和75.2°分別對(duì)應(yīng)著(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(116)和(215)晶面。所有銳鈦鐵礦型特征峰都非常明顯，沒有其他雜峰，表明制備過程中其他反應(yīng)物已去除干凈。圖2C中的TiO2拉曼光譜147，396，512和635 cm-1處出現(xiàn)4個(gè)特征峰，吻合于銳鈦礦型TiO2，而TiO2@C拉曼光譜在1 364.2、1 591.5 cm-1出現(xiàn)吸收峰，分別對(duì)應(yīng)碳材料的D帶和G帶。上述分析結(jié)果表明有碳包覆在介孔TiO2上。圖D為TiO2@C-MB的紫外吸收光譜，由圖可知在657 cm-1處有最大紫外吸收峰，在可見光區(qū)和近紅外區(qū)都有較好的吸收，表明復(fù)合后的TiO2其光響應(yīng)區(qū)域向近紅外區(qū)拓展。

2.2單線態(tài)氧測(cè)定

圖2　(A)TiO2和TiO2@C的紅外光譜圖;(B)TiO2@C-MB的XRD圖;(C)TiO2和TiO2@C的拉曼光譜; (D)TiO2@C-MB的紫外吸收光譜圖Fig.2(A)FT-IR spectra of TiO2and TiO2@C;(B)XRD pattern of TiO2@C;(C)Raman spectra of TiO2and TiO2@C; (D)UV-Vis adsorption spectrum of TiO2@C-MB

圖3　在TiO2(A)、MB(B)和TiO2@C-MB(C)中，不同光照時(shí)間的DPBF吸收光譜;(D)在TiO2、MB和TiO2@C-MB存在時(shí),DPBF在410 nm處吸光度隨光照時(shí)間變化Fig.3　Absorption spectra of DPBF in presence of TiO2(A),MB(B)and TiO2@C-MB(C)under irradiation over different periods of time;(D)Time-dependent decrease in the absorbance of DPBF at 410 nm in presence of TiO2,MB and TiO2@C-MB under irradiation

利用1，3-二苯基異苯并呋喃(DPBF)作為1O2的捕獲劑，檢測(cè)其在410 nm處特征吸收峰的降低來展現(xiàn)1O2的產(chǎn)生情況。圖3A、B和C分別表示DPBF在TiO2、MB和TiO2@C-MB溶液中的隨時(shí)間分解的紫外吸收光譜圖，圖3D則對(duì)應(yīng)著DPBF在410 nm的特征吸收峰值隨光照時(shí)間的變化情況。相比TiO2、MB，TiO2@C-MB中DPBF的衰減速率更快，表明在光照條件下TiO2@C-MB能夠在同樣時(shí)間里產(chǎn)生最多的單1O2，從而可以很好地用于癌細(xì)胞的光動(dòng)力學(xué)治療。以上結(jié)果表明MB與TiO2復(fù)合，能顯著提高TiO2的1O2產(chǎn)率，使其能更好的應(yīng)用在光動(dòng)力學(xué)療法中。另外，MB被吸附在TiO2納米晶的介孔中可以有效保護(hù)MB不被酶解，提高了光動(dòng)力療法的治療效果。

2.3光熱效果測(cè)試

借助Fluke Ti32熱紅外攝像機(jī)對(duì)光照前后的純水和TiO2@C-MB進(jìn)行了熱紅外圖像采集，光照時(shí)間為15min。

結(jié)果如圖4B所示。光照之前，兩者的溫度相差不大，均接近于37℃(即98.6℉)。在808 nm近紅外光照15 min之后，去離子水、TiO2@C-MB的溫度分別39.7和43.5℃。光照后，裝有TiO2@C-MB的瓶子溫度有了明顯地提高，可能歸因于亞甲基藍(lán)與介孔TiO2復(fù)合能夠提高TiO2在近紅外光的吸收和光熱轉(zhuǎn)化及碳裹覆層的光熱效果，這也說明TiO2@CMB具有很好的光熱轉(zhuǎn)化效果，可用于腫瘤細(xì)胞的光熱療法。

2.4細(xì)胞存活率測(cè)試

如圖5所示，光照前，隨著TiO2質(zhì)量濃度的變大，Hela細(xì)胞的活性沒有明顯下降，當(dāng)TiO2的質(zhì)量濃度為50μg·mL-1時(shí)Hela細(xì)胞的活性為87.5%,仍保持較高的活性，這與TiO2具有良好生物相容性的事實(shí)相符。然而，隨著TiO2@C-MB用量增加，Hela細(xì)胞的活性由初始的99.5%下降至70.1%，表現(xiàn)出一定的細(xì)胞毒性，可能是因?yàn)閺?fù)合材料中含有的少量MB分子進(jìn)入到細(xì)胞培養(yǎng)液中，MB的低毒性造成了Hela細(xì)胞活性的下降。光照后，經(jīng)TiO2、TiO2@C-MB培養(yǎng)后的細(xì)胞活性分別為67.5%和12.1%。這與1O2測(cè)定實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致，表明亞甲基藍(lán)敏化TiO2納米晶能夠提高TiO2的光化學(xué)活性和光量子產(chǎn)率，介孔結(jié)構(gòu)中也能夠保障MB分子不被降解失活，利于細(xì)胞毒性的1O2生成。另外，外面的碳裹覆層具有一定的光熱效果，這些均有利于殺傷HeLa細(xì)胞。對(duì)比同樣濃度下光照前后的細(xì)胞活性，可知復(fù)合后的TiO2具有光熱和光動(dòng)力協(xié)同作用，治療效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于TiO2單純的光動(dòng)力療法。

圖4　(A)光照15min后H2O和TiO2@C-MB溶液的熱紅外圖片;(B)不同光照時(shí)間,H2O和TiO2@C-MB溶液的溫度變化曲線Fig.4(A)Thermal infrared images of H2O and TiO2@C-MB solution after irradiation for 15min;(B)Temperature variations in H2O and TiO2@C-MB solution under irradiation for different lengths of time

圖5　有、無光照條件下，在不同濃度TiO2和TiO2@CMB培養(yǎng)的Hela細(xì)胞存活率Fig.5　Viability of Hela cells incubated with different concentration of TiO2and TiO2@C-MB solution with and without irradiation

2.5細(xì)胞熒光顯微圖像

利用Hoechst33342和PI雙染色法觀察TiO2和TiO2@C-MB對(duì)細(xì)胞殺傷情況[19-20]。其中hoechst33342能夠通過細(xì)胞膜進(jìn)入到細(xì)胞中，使活細(xì)胞呈藍(lán)色熒光，而染料PI只能進(jìn)入壞死細(xì)胞，染紅細(xì)胞核。

通過熒光的變化和分布我們可以觀察到Hela細(xì)胞的死亡與存活情況，進(jìn)而表征TiO2和TiO2@CMB殺傷癌細(xì)胞的能力。從圖6(不光照)中的A2、B2、C2和圖7(光照)中的A2、B2、C2可以看出hoechst 33342的藍(lán)色熒光標(biāo)記的Hela細(xì)胞分布情況。從圖6 A3中可以看出，光照后，不加任何材料的Hela細(xì)胞沒有紅色熒光，說明Hela細(xì)胞處于存活狀態(tài)，幾乎沒有死亡。在圖6 B3、C3中可以看出，加入TiO2、TiO2@C-MB在無光照條件下，沒有出現(xiàn)明顯紅色熒光，說明Hela細(xì)胞的存活率沒有因?yàn)門iO2、TiO2@C-MB的加入受到很大影響(與MB復(fù)合后沒有影響TiO2良好的生物相容性)。通過圖6 B3、C3與圖7 B3、C3對(duì)比可以看出，光照的條件下加入TiO2的細(xì)胞圖中，只出現(xiàn)微弱的紅色熒光，而加入TiO2@C-MB細(xì)胞圖中，出現(xiàn)了顯著的紅色熒光，表明大部分的Hela細(xì)胞已經(jīng)被殺死，證明復(fù)合后的TiO2對(duì)此波長(zhǎng)的光具有較強(qiáng)的敏感性。結(jié)合前面光熱效果實(shí)驗(yàn)及1O產(chǎn)生曲線，細(xì)胞染色實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明TiO2@C-MB具有較好的光熱效應(yīng)，協(xié)同光動(dòng)力學(xué)治療能夠有效殺傷腫瘤細(xì)胞也與MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。

TUNEL實(shí)驗(yàn)的原理是在脫氧核糖核苷酸酶(TdT)的作用下，將熒光素標(biāo)記到凋亡細(xì)胞的DNA的3′-OH，使細(xì)胞核顯綠色，從而檢測(cè)到細(xì)胞凋亡[21]。如圖8A所示，在近紅外光輻射TiO2@C-MB前，幾乎沒有檢測(cè)到任何凋亡細(xì)胞；光照10min后，細(xì)胞核有明顯的綠色熒光，細(xì)胞凋亡明顯(圖8B)。結(jié)果表明,近紅外激光譜輻射TiO2@C-MB可促進(jìn)HeLa細(xì)胞凋亡。

圖6　A、B與C分別為不光照情況下的對(duì)照組、培養(yǎng)基中含TiO2和TiO2@C-MB的Hela細(xì)胞熒光顯微鏡圖, (1)Hela細(xì)胞(光學(xué)圖),(2)Hoechst 33342染色,(3)PI染色,(4)為(2)和(3)的擬合圖Fig.6　Fluorescencemicroscopy images of Hela cellswithout irradiation(A)control,incubated with TiO2(B)and TiO2@C-MB(C), (1)Hela cell,dyed by(2)Hoechst 33342,(3)PIand(4)themerged images of(2)and(3)

圖7　A、B與C分別為光照情況下的對(duì)照組，培養(yǎng)基中含TiO2，TiO2@C-MB的Hela細(xì)胞熒光顯微鏡圖, (1)Hela細(xì)胞(光學(xué)圖),(2)Hoechst 33342染色,(3)PI染色,(4)為(2)和(3)的擬合圖Fig.7　Fluorescencemicroscopy images of Hela cellswith irradiation(A)control,incubated with TiO2(B)and TiO2@C-MB(C), (1)Hela cell,dyed by(2)Hoechst 33342,(3)PIand(4)themerged images of(2)and(3)

圖8　TiO2@C-MB孵化后TUNEL染色的HeLa細(xì)胞圖:(A)無光照;(B)有光照Fig.8　TUNEL staining of HeLa cells treated by TiO2@C-MB without(A)and with(B)NIR irradiation

3　結(jié)論

我們通過水熱合成法合成得到的介孔二氧化鈦納米團(tuán)簇，表現(xiàn)出有規(guī)律的團(tuán)聚，尺寸在100～200 nm；紫外吸收光譜表明其最大吸收波長(zhǎng)由387 nm紅移到658 nm，證明MB與TiO2的復(fù)合拓寬了TiO2的光響應(yīng)區(qū)域，；拉曼光譜則表明制得的介孔TiO2表面包覆了一層納米碳材料。光動(dòng)力學(xué)測(cè)試表明該復(fù)合材料具有較高的量子產(chǎn)率。MTT實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞熒光實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明TiO2@CMB所具有的光熱-光動(dòng)力聯(lián)合治療的治療效果遠(yuǎn)比TiO2單純的光動(dòng)力療法更為理想。

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Application of Mesoporous Titanium Com posite Nanoclusters in Photothermal/Photodynam ics Therapy

CHANG Guan-Ru＊,1,2LU Xin-Yong1PEIChun1CHEN Long1LIZhao1
(1School of Chem istry and Chemical Engineering,Huangshan University,Huangshan,Anhui 245041,China) (2School of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui University,Hefei230601,China)

A novelmesoporous titanium dioxide/carbon/methylene blue composite nanocluster(TiO2@C-MB)was synthesized using hydrothermalmethod for photodynamic therapy(PDT)and photothermal therapy(PTT).The mesoporous TiO2in this system was used as an effective photosensitizer,and MB served as a significant photosensitizer additive to improve the photochemistry effect of TiO2nanocrystal and to widen the optical response area of TiO2to the ideal therapeutic window(650～900 nm).Under hydrothermal conditions,citric acid was reduced into carbon and wrapped in the surface of TiO2,which showed an excellent photo-thermal effect,also acted as a versatile electron acceptor to accelerate the generation of singlet oxygen(1O2).The nanoclusters not only could retain a high concentration of TiO2and MB within tumor cells to generate abundant1O2for killing tumour cell,butalso could protect the MB from being degraded into an inactive form.

mesoporous titanium nanocrystals;nanocluster;photodynam ics therapy;photothermal therapy;Ccombined antitumor

O614.41+1

A

1001-4861(2016)07-1141-08

10.11862/CJIC.2016.161

2016-01-29。收修改稿日期：2016-06-13。

安徽省教育廳自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(No.KJ2016A679)，安徽省高校優(yōu)秀人才支持計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(No.gxyqZD2016302)，省級(jí)大學(xué)科研創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(No.201510375048，AH201310375053)；黃山學(xué)院科研項(xiàng)目(No.2006xkjq007)和安徽大學(xué)研究生學(xué)術(shù)創(chuàng)新研究項(xiàng)目(No.yqh100053)資助。

＊通信聯(lián)系人。E-mail：changgr@hsu.edu.cn