摘要目的制備卟啉雜化中空介孔有機(jī)硅分子探針TCPP@HMON(以下簡稱THMON),探討其體外超聲顯影能力及聲動力治療腦膠質(zhì)瘤的療效。方法采用原位生長法制備THMON,觀察其形態(tài)并檢測粒徑及表面電位,計(jì)算THMON溶液中硅含量及TCPP的包封率、載藥率。使用體外單線態(tài)氧綠色熒光探針(SOSG)檢測THMON在不同超聲輻照條件下(聲強(qiáng) 0.5W/cm2,1.0W/cm2 ,時間0\~300s)的單線態(tài)氧并獲取熒光強(qiáng)度。采集不同濃度(0.05、0.1、0.2、0.4、0.8,1.6,3.2mg/ml)′ THMON溶液的體外超聲圖像,定量分析其回聲強(qiáng)度。使用激光共聚焦顯微鏡觀察不同孵育時間(2、3、7h) 人腦星形膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞(U87MG)對THMON的吞噬能力。采用CCK-8法驗(yàn)證THMON對U87MG的毒性,觀察其在不同超聲輻照條件下(聲強(qiáng) 0.5W/cm2,1.0W/cm2 ,時間均為30s)殺傷細(xì)胞的效果。將 200μl THMON溶液(濃度為0.5mg/ml) 和等量生理鹽水分別經(jīng)尾靜脈注入BALB/c小鼠體內(nèi)(設(shè)為實(shí)驗(yàn)組和對照組,每組各3只),14d后進(jìn)行血常規(guī)、肝腎功能檢測,檢測THMON在BALB/c小鼠體內(nèi)的安全性。結(jié)果THMON為大小均一的中空介孔球形結(jié)構(gòu),平均粒徑為1 121.5±24.3)nm ,平均表面電位為 (-78.5±1.1)mV ,硅含量為 0.84mg/ml ;THMON溶液中TCPP的包封率和載藥率分別為35.9%.3.0% 。隨著超聲輻照強(qiáng)度的增加及時間的延長,SOSG的熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。當(dāng)THMON溶液濃度分別為0.05、0.1、0.2,0.4,0.8,1.6,3.2mg/ml 時,其超聲顯影能力逐漸增強(qiáng),回聲強(qiáng)度分別為22.00、23.30、29.00、39.00、43.67、62.00、68.67a.u.。細(xì)胞吞噬實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,隨著孵育時間的延長,U87MG細(xì)胞核周圍THMON紅色熒光信號逐漸增多。細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在無超聲輻照條件下,THMON溶液濃度為 320μg/ml 時細(xì)胞存活率為! (80.71±8.54)% ,細(xì)胞活性未受明顯影響;當(dāng)THMON溶液濃度為 320μg/ml 時,分別以聲強(qiáng) 0.5W/cm2?1.0W/cm2 超聲輻照30s后,細(xì)胞存活率為 (55.46±5.31)% 、(41.21±7.35)% ,與無超聲輻照的THMON溶液比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均 Plt;0.05 。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,注射THMON溶液后,實(shí)驗(yàn)組小鼠血常規(guī)和肝腎功能指標(biāo)與對照組比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論本實(shí)驗(yàn)成功制備了THMON,其具有良好的生物安全性,不但可增強(qiáng)體外超聲顯影能力,還可通過聲動力作用有效抑制腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖。
Porphyrin-hybridzed hollow mesoporous organosilica molecular probes for in vitro ultrasound imaging and sonodynamic therapy of glioma : an experimental study
DENGLiming,ZHANGLiang,LUO Jie Departmentof Ultrasound,theFirst Afiliated Hospital of Chongqing Medical University,Chongqing 40oo16,China
ABSTRACTObjectiveTo synthesize porphyrin-hybridized hollow mesoporous organosilica molecular probes TCPP@HMON(hereafter termed THMON),and to explore thecapabilityforinitroultrasound imagingandsonodynamictherapy (SDT)of glioma.MethodsTHMONwassnthesizedbyin-situgrowth method,the morphologywasobserved,anditsparticle size andsurfacepotentialwere measured.The silicon contentin THMON,as wellas TCPP encapsulationeficiencyanddrug loading rate werecalculated.The singletoxygengenerated by THMONunder ultrasound irradiationat diferent acoustic intensities (0.5W/cm2,1.0W/cm2) and durations (O\~3OO s) were detected by extracellular singlet oxygen sensor green(SOSG) fluorescent probe,andthe fluorescence intensity was measured.Ultrasound imaging performance of THMONatdifferent concentrations(O.O5,0.1,0.2,0.4,0.8,1.6,3.2mg/ml)wereevauated,theechointensitieswerequantitativelyanalydLser confocalmicroscopywasused toobserve thephagocyticabilityof human glioblastomaastrocytomacels(U87MG)against THMON withdiferentincubationtime(2,3,7h).ThecytotoxicityofTHMONonU87MG wereverifiedbytheCCK-8assay,the SDTefficacywasobservedunderdiferentultrasoundiradiation(intensity:0.5W/cmand1.OW/cm2,duration:30s).200 μl of THMON(concentration of 0.5mg/ml )and an equal volume of normal saline were injected into BALB/c mice via the tail vein (3 miceintheexperimentalgroup,andmiceinthecontrolgroup),respectively.After14d,routinebloodtestsaselsliver andkidney function tests wereused to evaluatethesafetyof THMON in BALB/c mice.ResultsTHMONexhibitedauniform hollow mesoporous spherical structure,withan average particle sizeof (121.5±4.3)nmandan average surface potential of (-78.5±1.1)mV.ThesiliconcontentwasO.84 mg/ml.TheencapsulationeffciencyanddrugloadingrateofTCPPwere35.9%and (204 3.0% ,respectively.The fluorescence intensityof SOSG gradually enhanced with increasing irrdiation intensityandtime.When theTHMON concentrations were 0.05,0.1,0.2,0.4,0.8,1.6,3.2mg/ml ,theechointensitieswere22.00,23.30,29.00,39.00, 43.67,62.00,68.67a.u.,respectively.Thecell phagocytosisassayrevealedaprogresiveaccumulationofredTHMON fluorescent signal intheperinuclearregionof U87MG with increasing incubation time.Cytotoxicityassyresults demonstrated that without ultrasound irradiation,the cel viability was (80.71±8.54)% at a THMON concentration of 320μg/ml ,indicating no significant cytotoxic effect.However,when THMON(concentration of 320μg/ml )was exposed to ultrasound irradiation at intensitiesof0.5W/cm2and1.0W/cm 2 for 3O s,the cell viabilities decreased to (55.46±5.31)% and (41.21±7.35)% , respectively.There were significant differences compared to without ultrasound irradiation(both P lt;0.05).The in vivo experimental results demonstratedthatafterTHMONinjectiontherewerenostatisticallysignificantdiferencesintheroutinebloodtestsand liverandkidneyfunctionindicatorsbetweenthe experimental groupandthecontrolgroup.ConclusionTHMONissuccessfully synthesizedwith favorablebiosafety,and itenhances invitroultrasoundimagingandefectivelyinhibitsglioblastoacel proliferation by SDT.
KEYWORDSOrganosilica molecular probe;Ultrasound imaging;Sonodynamic therapy;Glioma
腦膠質(zhì)瘤是臨床最常見的原發(fā)性顱內(nèi)腫瘤,其侵襲性強(qiáng)、異質(zhì)性顯著,嚴(yán)重威脅人類健康[1-2]。手術(shù)、化療、放療均為治療腦膠質(zhì)瘤的傳統(tǒng)方式,但由于其高復(fù)發(fā)率及血腦屏障的存在,難以滿足復(fù)雜的臨床需求,使得腦膠質(zhì)瘤成為預(yù)后極差的惡性腫瘤之一[3]。隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷創(chuàng)新,光動力療法、光熱療法及聲動力療法等無創(chuàng)治療技術(shù)逐漸嶄露頭角,并在臨床實(shí)踐中受到廣泛關(guān)注4。相較于光動力療法和光熱療法,聲動力療法具有能夠突破光激活深度限制的獨(dú)特優(yōu)勢,在臨床腫瘤治療中展現(xiàn)出重要價(jià)值5。然而,現(xiàn)有聲敏劑為小分子,難以穿透血腦屏障并在腫瘤部位富集,嚴(yán)重影響聲動力作用效果。本實(shí)驗(yàn)通過化學(xué)同源原理將卟啉雜化入中空介孔有機(jī)硅分子中,制備一種新型聲敏分子探針TCPP@HMON(以下簡稱THMON),探討其體外超聲顯影能力及聲動力治療腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的療效,旨在為腦膠質(zhì)瘤的精準(zhǔn)治療提供一種新思路。
團(tuán)化學(xué)試劑有限公司:四(4-羧基苯基)葉啉(TCPP)購于美國FrontierScientific公司;DMEM培養(yǎng)基、胎牛血清、青鏈霉素混合液、胰酶均購于上海潤成生物有限公司;CCK-8試劑盒、Hoechst33342活細(xì)胞染色液、單線態(tài)氧綠色熒光探針(SOSG)均購于上海碧云天生物技術(shù)有限公司。
2.實(shí)驗(yàn)動物及細(xì)胞:6周齡SPF級雌性BALB/c小鼠6只,購于重慶恩彼生物科技有限公司,體質(zhì)量 16~ 18g ,飼養(yǎng)于重慶醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心;人腦星形膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞(U87MG)購于武漢普諾賽生命科技有限公司。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)重慶醫(yī)科大學(xué)動物倫理委員會批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號:IACUC-CQMU-2024-0471)。
1.主要試劑:正硅酸乙酯(TEOS)、十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)、三乙醇胺(TEA)、雙(三乙氧基硅烷)二硫化物(BTES)、3-氨基三乙氧基硅烷(APTES,純度 98% )均購于美國Sigma公司;無水甲醇、N,N-二甲基甲酰胺試劑(DMF)、氨水、濃硝酸均購于國藥集
材料與方法
一、實(shí)驗(yàn)材料及儀器
3.主要儀器:超聲理療儀(重慶海扶技術(shù)有限公司,頻率 1MHz ,占空比 50% );DFY定量分析儀(重慶醫(yī)科大學(xué)超聲影像學(xué)研究所);能量色散光譜儀(JED-2300,日本電子株式會社);粒徑電位分析儀(ZetasizerNanoZS90,英國Malvern儀器公司);透射電子顯微鏡(JEM-F200,日本電子株式會社);紫外-可見分光光度計(jì)(UV-2501,日本島津公司);熒光分光光度計(jì)(F-7000,日本日立公司);光聲成像儀(VeroLAZR,加拿大VisualSonics公司);激光掃描共聚焦顯微鏡(LSM780,德國蔡司公司);電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-MS,ICAP 6300Duo ,美國ThermoFisher公司);高速離心機(jī)(5804R,德國Ependorf公司);Millipore超純水制備系統(tǒng)(美國Millipore公司)。
二、實(shí)驗(yàn)方法
1.THMON的制備:采用原位生長法制備THMON。首先通過化學(xué)同源原理合成殼核結(jié)構(gòu)的MSN@THMON,具體方法為:圓底燒瓶中加入 2g CTAC、 1.0ml TEA及 20.0ml 去離子水,磁力攪拌 1h 至其完全溶解,再將溶液置于 80°C 油浴中加熱并滴加1.0ml TEOS繼續(xù)反應(yīng)1h,然后將BTES和TEOS各 1.0ml 及TCPP-APTES 0.3ml 滴入上述溶液中繼續(xù)反應(yīng) 4h 通過高速離心和乙醇洗滌后即得到MSN@THMON。將MSN@THMON重新分散在 30.0ml 含 1wt% 氯化鈉的甲醇溶液中攪拌 6h 以去除殘留的CTAC;最后將MSN@THMON和氨水加人到 30.0ml 超純水中,于95°C 下反應(yīng)3h,通過多次離心洗滌后即得到THMON。
2.THMON的表征檢測:使用透射電子顯微鏡觀察THMON形態(tài);粒徑電位分析儀檢測其粒徑和表面電位。能量色散光譜儀檢測THMON中各化學(xué)元素分布情況,使用ICP-MS檢測THMON中硅含量,具體方法為:取 0.1ml THMON加人 1.0ml 濃硝酸至玻璃管中加熱,待THMON完全溶解后加人 10.0ml3% 硝酸溶液,放入EP管中備用。
3.THMON中TCPP的包封率和載藥率計(jì)算:取適量TCPP用DMF溶解,分別配制成濃度為0.25、0.5、1.0,2.0,3.0μg/ml 的標(biāo)準(zhǔn)溶液,使用紫外-可見分光光度計(jì)檢測其在 420nm 處的吸光度,并繪制TCPP濃度與吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線,建立線性回歸方程。再以DMF為溶劑配制THMON溶液,使用紫外-可見分光光度計(jì)檢測其吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算THMON溶液中TCPP的包封率和載藥率。進(jìn)一步制備THMON和TCPP溶液(TCPP含量均為 20μg/ml, ,使用紫外-可見分光光度計(jì)檢測TCPP的吸光度。
4.THMON體外單線態(tài)氧產(chǎn)量檢測:將THMON與SOSG混合配制成THMON濃度為 100μg/ml 的溶液,對其進(jìn)行超聲輻照(聲強(qiáng) 0.5W/cm2?1.0W/cm2, ,時間 0~ 300s) ,使用熒光分光光度計(jì)檢測SOSG的單線態(tài)氧并獲取熒光強(qiáng)度。
5.體外超聲顯影實(shí)驗(yàn):以瓊脂糖凝膠為原料制作帶孔凝膠模型,將不同濃度 (0.05,0.1,0.2,0.4,0.8, 1.6,3.2mg/ml 的THMON溶液置于凝膠模型中,使用二維超聲觀察其顯影情況并采集圖像,DFY定量分析儀檢測其回聲強(qiáng)度。
6.細(xì)胞吞噬實(shí)驗(yàn):將U87MG接種于共聚焦血中(每孔 1×104 個,均勻分布),待細(xì)胞貼壁后替換培養(yǎng)基為含THMON的DMEM溶液 (200μg/ml,1.0ml) ,與細(xì)胞共孵育2、3、7h,PBS溶液洗滌3次以去除未被吞噬的顆粒,每孔加入 1.0ml Hoechst33342活細(xì)胞染色液將細(xì)胞核染色 10min ,PBS溶液洗滌3次,使用激光掃描共聚焦顯微鏡觀察THMON在細(xì)胞內(nèi)的分布情況
7.細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn):取對數(shù)生長期U87MG接種于96孔板內(nèi)(每孔 1×104 個,均勻分布),于 37% CO2 恒溫箱中孵育 24h 貼壁。將不同濃度的THMON溶液( 10,20,40,80,160,320μg/ml) 與細(xì)胞共孵育 24h PBS溶液洗滌3次,然后每孔加入培養(yǎng)基 110μl (含CCK-8檢測液 10μl) ,孵育 2h 后檢測其在 450nm 處的吸光度。將上述不同濃度的THMON溶液與細(xì)胞共孵育 24h 后進(jìn)行超聲輻照(聲強(qiáng) 0.5W/cm2,1.0W/cm2 ,時間均為30s),再孵育 2h ,采用CCK8法檢測細(xì)胞存活率。
8.體內(nèi)安全性實(shí)驗(yàn):將 200μl THMON溶液(濃度為 0.5mg/ml) 和等量生理鹽水分別經(jīng)尾靜脈注入BALB/c小鼠體內(nèi)(設(shè)為實(shí)驗(yàn)組和對照組,每組各3只),14d后收集血液樣本進(jìn)行血常規(guī)、肝腎功能檢測,觀察THMON在BALB/c小鼠體內(nèi)的安全性。
三、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
應(yīng)用SPSS27.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn),符合正態(tài)分布者以 表示,多組比較采用單因素方差分析,方差齊時兩組比較采用LSD檢驗(yàn),方差不齊時兩組比較采用TamhaneT2檢驗(yàn);不符合正態(tài)分布者以M(Q1,Q3) 表示,采用Mann-Whitney U 檢驗(yàn)。 Plt;0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
結(jié)果
一、THMON的表征
透射電子顯微鏡顯示THMON呈單個分散的球形,大小均一,表面可見清晰孔道,中心呈中空結(jié)構(gòu);平均粒徑為 (121.5±24.3)nm ,平均電位為 (-78.5±1.1)mV 。能量色散光譜儀顯示THMON中可見氧、硫、硅元素存在,提示中空介孔有機(jī)硅分子探針制備成功。ICP-MS檢測顯示,THMON中硅含量為 0.84mg/ml 。見圖1。
二、THMON中TCPP的包封率及載藥率
紫外-可見吸收光譜顯示,TCPP和THMON出現(xiàn)了相同的吸收峰(圖2A),表明TCPP成功裝載人THMON。通過檢測不同濃度TCPP紫外-可見吸收光譜(圖2B),根據(jù)TCPP在 420nm 處的吸收峰值建立線性回歸方程(圖3),得出THMON溶液中TCPP的包封率和載藥率分別為 35.9%.3.0% 。THMON和TCPP溶液在 420nm 處的吸光度分別為 2.54a.u. 和 0.43a.u. ,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 Plt;0.001 )。
三、THMON體外單線態(tài)氧產(chǎn)量檢測結(jié)果
體外單線態(tài)氧產(chǎn)量檢測顯示,隨著超聲輻照強(qiáng)度的增加及時間的延長,SOSG的熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。見圖4。
四、體外超聲顯影能力
體外超聲顯影實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨著THMON溶液濃度的增加(2號 (0.05,0.1,0.2,0.4,0.8,1.6, 3.2mg/ml ),其超聲顯影能力逐漸增強(qiáng),回聲強(qiáng)度分別為22.00、23.30、29.00、39.00、43.67、62.00,68.67a.u. 。見圖5。
五、細(xì)胞吞噬實(shí)驗(yàn)結(jié)果
激光掃描共聚焦顯微鏡顯示紅色熒光緊密圍繞著U87MG細(xì)胞核,且隨著孵育時間的延長THMON紅色熒光信號逐漸增多。見圖 6
六、細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果
細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)顯示,在無超聲輻照條件下,THMON溶液濃度為 320μg/ml 時細(xì)胞存活率為 80.71±8.54)% ,細(xì)胞活性未受明顯影響;在聲強(qiáng) 0.5W/cm2 時間 30s 超聲輻照條件下,THMON溶液濃度 ?80μg/ml 時細(xì)胞存活率為 (94.37±3.69)%~(100.57±9.63)% ,濃度為160,320μg/ml 時細(xì)胞存活率分別為 (68.13±6.64)% /0 55.46±5.31)% ;在聲強(qiáng) 1.0W/cm2 、時間30s超聲輻照條件下,細(xì)胞存活率隨著THMON溶液濃度增加而逐漸下降,當(dāng)THMON溶液濃度為 320μg/ml 時,細(xì)胞存活率為 (41.21±7.35)% ;無超聲輻照與超聲輻照條件(聲強(qiáng) 0.5W/cm2?1.0W/cm2 ,時間均為 30s 下THMON溶液濃度為 20~320μg/ml 時細(xì)胞存活率比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均 Plt;0.05 。見表1。
七、體內(nèi)安全性實(shí)驗(yàn)結(jié)果
注射THMON溶液后,實(shí)驗(yàn)組和對照組小鼠丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、血清白蛋白(ALB)、血尿素氮(BUN)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)(WBC)紅細(xì)胞計(jì)數(shù)(RBC)、血紅蛋白(HGB)血小板計(jì)數(shù)(PLT)均處于正常范圍,兩組比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表2。
討論
腦膠質(zhì)瘤因預(yù)后不佳、復(fù)發(fā)率高嚴(yán)重威脅人類健康,給社會帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。盡管腫瘤治療策略不斷更新發(fā)展,但在治療可及性、操作便捷性、患者耐受性及副作用控制等方面仍存在局限,阻礙了徹底清除病灶,增加了腫瘤復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)[7]。在此背景下,將外部刺激與功能性生物材料相結(jié)合的治療思路為腫瘤治療提供了新方向。光、聲等外源刺激憑借轉(zhuǎn)化潛力大、無創(chuàng)、可行性高等優(yōu)勢成為備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。其中,聲動力療法通過產(chǎn)生大量活性氧,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡,實(shí)現(xiàn)原位腫瘤清除,是一種極具前景的無創(chuàng)治療技術(shù)[8-9]。得益于超聲波出色的組織穿透能力,聲動力療法能夠有效作用于深部腫瘤組織,擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍;同時還可通過調(diào)節(jié)外部刺激參數(shù),靈活調(diào)整治療方式,為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化、個性化治療提供了幫助。超聲作為一種無創(chuàng)、實(shí)時的顯影技術(shù),能夠?yàn)槁晞恿Ο煼ㄌ峁┚珳?zhǔn)引導(dǎo),二者結(jié)合可進(jìn)一步提升腫瘤治療的安全性和有效性?,F(xiàn)有聲敏劑多由有機(jī)小分子組成,由于水溶性差、體內(nèi)循環(huán)時間短等因素導(dǎo)致其在腫瘤組織中的富集率較低[10]。卟啉類衍生物是最常用的聲敏劑,因具有良好的生物安全性而被廣泛應(yīng)用于聲動力療法研究中[],但其為疏水物質(zhì),卟啉分子間易形成 π-π 共軛,從而引起聚集熒光淬滅(aggregationcausedquenching,ACQ)效應(yīng),導(dǎo)致生物利用度較低和皮膚光毒性等問題[12]。如何最大限度地降低卟啉類衍生物的ACQ效應(yīng)并提高活性氧生成是當(dāng)前研究的重難點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)通過制備卟啉雜化的中空介孔有機(jī)硅分子探針THMON,將TCPP雜化入THMON以改善TCPP的生物利用度,降低ACQ效應(yīng),可更好地實(shí)現(xiàn)聲動力作用,在腫瘤治療中具有極大的應(yīng)用潛力。
本實(shí)驗(yàn)制備的THMON呈均一球形,分散性好,中空介孔結(jié)構(gòu)清晰,平均粒徑為( (121.5±24.3)nm ,平均電位為 (-78.5±1.1)mV ;能量色散光譜儀顯示THMON中可見氧、硫、硅元素存在,硫元素的存在提示其能夠在體內(nèi)微環(huán)境中有效降解。ICP-MS檢測顯示,THMON中硅含量為 0.84mg/ml ;THMON溶液中TCPP的包封率和載藥率分別為 35.9% .3.0% 。通過觀測相同TCPP濃度下THMON和TCPP溶液的紫外-可見吸光度,發(fā)現(xiàn)THMON溶液在 420nm 處的吸光度是TCPP溶液的5.9倍(2.54a.u.vs.0.43a.u.),表明THMON顯著增強(qiáng)了TCPP的水溶性。THMON體外單線態(tài)氧產(chǎn)量檢測顯示隨著超聲輻照時間的延長及輻照強(qiáng)度的增加,SOSG的熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng),表明THMON具有優(yōu)異的聲動力性能。TCPP為難溶于水的聲敏劑,本實(shí)驗(yàn)將其雜化入THMON改善了TCPP的生物相容性,通過形貌控制和功能化中空介孔有機(jī)硅分子探針,從空間尺度上精細(xì)調(diào)控葉啉分子間的距離和位置,降低卟啉的ACQ效應(yīng),由此提高活性氧生成,增強(qiáng)聲動力療效。本實(shí)驗(yàn)體外超聲顯影結(jié)果顯示,回聲強(qiáng)度隨THMON溶液濃度的增加而逐漸增強(qiáng),表明THMON具有良好的二維超聲顯影能力,在一定濃度范圍內(nèi)可增強(qiáng)超聲顯影。由于TCPP可顯示紅色熒光,本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步將THMON與U87MG共孵育并觀察THMON的熒光強(qiáng)度,結(jié)果顯示隨著孵育時間的延長,U87MG細(xì)胞核周圍THMON紅色熒光信號逐漸增多,表明U87MG能夠吞噬THMON,使得THMON的腫瘤細(xì)胞內(nèi)遞送成為可能,從而提高聲敏劑遞送效率和腫瘤治療效果。細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,無超聲輻照的THMON溶液在 320μg/ml 濃度范圍內(nèi)對U87MG無明顯毒性,表明THMON對細(xì)胞活性無明顯影響。為了驗(yàn)證聲動力療效,本實(shí)驗(yàn)采用CCK-8法檢測超聲輻照后U87MG細(xì)胞存活率,結(jié)果顯示THMON的聲動力殺傷效應(yīng)隨著超聲強(qiáng)度的增加和分子探針濃度的增加而增強(qiáng),表明THMON可在超聲輻照下產(chǎn)生活性氧并有效殺傷腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞,為腦膠質(zhì)瘤的診療一體化提供了一種新策略。本實(shí)驗(yàn)體內(nèi)安全性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,注射THMON溶液后實(shí)驗(yàn)組和對照組小鼠血常規(guī)及肝腎功能指標(biāo)均處于正常范圍,兩組比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明THMON具有良好的體內(nèi)安全性。
本實(shí)驗(yàn)的局限性: ① THMON的制備工藝較復(fù)雜、步驟繁瑣,存在可控性較差、臨床轉(zhuǎn)化困難等不足,后續(xù)仍需對制備方法進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn); ② 本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的聲動力療效是在有氧條件下進(jìn)行的,而聲動力療法的主要機(jī)制是利用超聲觸發(fā)聲敏劑與周圍氧分子發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生活性氧引起氧化應(yīng)激,從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡,因此今后還需進(jìn)一步驗(yàn)證缺氧條件下THMON的聲動力作用,以全面評估THMON的聲動力療效,為臨床治療轉(zhuǎn)化提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
綜上所述,本實(shí)驗(yàn)成功制備了THMON,其不但可有效增強(qiáng)體外超聲顯影能力,還具有顯著的聲動力治療效果,為THMON應(yīng)用于腦膠質(zhì)瘤聲動力治療領(lǐng)域提供了可靠的理論依據(jù),展現(xiàn)出THMON在該治療方向上具備潛在的臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值及廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1] WangLM,EnglanderZK,Miller ML,etal.Malignant glioma[J].Adv Exp Med Biol,2023,1405:1-30.
[2]Weller M,Wen PY,Chang SM,et al.Glioma[J].Nat Rev Dis Primers,2024,10(1):33.
[3]陳豐萍.病毒狀介孔硅用于腦膠質(zhì)瘤近紅外二區(qū)熒光顯影和治 療研究[D].上海:華東師范大學(xué),2023.
[4]Cuadrado CF,Lagos KJ,Stringasci MD,et al.Clinical and pre-clinical advances in the PDT/PTT strategy for diagnosis and treatment of cancer[J].Photodiagnosis Photodyn Ther,2024,50:104387.
[5]Sun Y,Chen Y,Wu B,et al.Synergistic SDT/cuproptosis therapy for liver hepatocellular carcinoma:enhanced antitumor efficacy and specific mechanisms[J].JNanobiotechnology,2024,22(1):762.
[6]KongX,YangY,RenX,etal.External stimuli-triggered photodynamic and sonodynamic therapies in combination with hybrid nanomicelles of ICG@PEP@HA: laser vs.ultrasound[J].Nanoscale, 2024,16(15):7547-7558.
[7]Krauss P,Colosimo M,Wolfert C,et al.Resection with intraoperative radiotherapyvs.adjuvant radiotherapyin thetreatment of eloquent brain metastases: an analysis of feasibility and safety[J].Neurosurg Rev,2025,48(1):385.
[8]Zhang H,WangY,Jiang M,etal.Inherently anti-metastatic peptide hydrogels for sonodynamic-amplified ferroptosis in cancer therapy [J].Mater Today Bio,2025,32:101688.
[9]Chen Z,Sang L,Qixi Z,et al. Ultrasound-responsive nanoparticles for imaging and therapy of brain tumors[J].Mater Today Bio,2025, 32:101661.
[10]Nguyen VN,Nguyen Cao TG,Jeong H,et al. Tumor-targeted exosome-based heavy atom-free nanosensitizers with long-lived excited states for safe and effective sono-photodynamic therapy of solid tumors[J].Adv Healthc Mater,2025,1:e2500927.
[11]Yang M,Hu Y,Hao X,et al.Ultrasound-actuated ion homeostasis perturbator for oxidative damage-augmented Ca2+interference therapyand combinedimmunotherapy[J].Mater TodayBio,2025, 32:101666.
[12]Zheng N,Li X, Huangfu S.Linear and high-molecular-weight polyporphyrins for eficient photodynamic therapy[J].Biomater Sci, 2021,9(13):4630-4638. (收稿日期·2025-03-01)