用于分子和纳米材料直接核递送的光控纳米平台的开发。手机金沙网址艾德。

朱亚轩，贾浩然，潘光宇，内森W. Ulrich，陈湛，吴福根。j。化学。Soc。2018,140, 4062−4070。

摘要

在过去的几年里，纳米药物的研究进展迅速。然而，由于核孔的大小有限(9 ~ 12 nm)，核膜仍然是许多核靶向剂的困难屏障。在这里，我们报告了一个通用平台的发展，以有效地递送化学化合物，如药物分子或纳米材料进入细胞核。该平台由一个含多胺的多面体寡聚倍半硅氧烷(POSS)单元、亲水聚乙二醇(PEG)链和光敏剂玫瑰孟加拉(RB)组成，它可以自组装成纳米颗粒(表示为PPR NPs)。共聚焦荧光成像显示，PPR NPs主要位于细胞内化后的溶酶体中。然而，在弱光照射后，PPR NPs通过单重态氧(1O2)氧化有效破坏溶酶体结构，并在核膜上大量积累，进一步破坏膜的完整性，促进其最终进入核。接下来，我们选择了两种化疗药物(10-羟基喜树碱和多西紫杉醇)和荧光染料(DiD)作为PPR NPs的有效负载，并成功地证明了这种纳米载体可以以光控的方式有效地将它们运送到细胞核中。除了分子化合物外，我们还证明了PPR NPs可以促进纳米材料的核进入，包括普鲁士蓝NPs和金纳米棒。与传统的核传递策略相比，这种高度可控的纳米平台避免了核靶向配体的复杂修饰，普遍适用于分子化合物和纳米材料。

介绍

纳米材料已被广泛设计成有效的药物传递系统(DDSs)。虽然将药物导入含有DNA的细胞核有时能有效地诱导细胞死亡，但它们通常在细胞内化后被困在溶酶体中。克服有效的核交付的问题,设计了平台必须具备下列条件:(1)它应该有一个高的细胞吸收,(2)它能够积累在细胞核周围的地区,和(3)可以促进诊断/治疗材料的迁移到细胞核。^［1］

在此,陈詹组手机金沙网址在密歇根大学和他们的同事介绍了新的ph响应和光触发纳米载体平台，通过增加细胞摄取，有效的溶酶体逃逸，和增强核膜积累和渗透直接核传递。在他们的DDS设计中，一种含多胺的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)。^[２]分子与PEG链和几个疏水的孟加拉玫瑰(RB，光敏剂)分子进行化学共轭，形成最终的PEG - POSS - RB(缩写为PPR)共轭。

方案1。说明(a) PPR和PPR/HCPT核物质的形成和(b) ph响应和光触发核传递策略(以PPR/HCPT核物质为例)的示意图

细节

图1显示了PPR NPs的特性和细胞命运。(a) PPR NPs在PBS溶液中的DLS结果。插图:PPR NPs的TEM图像(比例尺= 100 nm)。(b)游离RB和PPR NPs(两种样品均为3 μM RB)在PBS溶液中的荧光光谱。(c)在532 nm激光(8 mW/cm2)照射下PBS溶液中自由RB和PPR NPs生成1O2，由SOSG的荧光强度变化反映。(d) A549细胞与游离RB或PPR NPs(两种样品均为3 μM RB)孵育不同时间后的共聚焦荧光图像。比例尺= 25 μm。(e)不同条件下PPR NPs (3 μM RB)孵育A549细胞的共聚焦荧光图像。比例尺= 10 μm。(f) PPR NPs (3 μM RB)孵育2小时后LysoTracker Green染色的A549细胞共聚焦荧光图像。比例杆= 10 μM。

图2显示了PPR NPs的溶酶体逃逸和核膜分布结果。(a) AO染色观察PPR NPs对A549细胞白光照射前后溶酶体破坏情况。AO在酸性溶酶体中产生红色荧光，在胞质和细胞核中发出绿色荧光。比例尺= 20 μm。(b)缓冲溶液在532 nm激光照射下产生1O2的PPR NPs。(c) pH 5.0和7.4缓冲溶液中PPR NPs的荧光光谱。(d)白光照射前后PPR NPs (3 μM RB)孵育2小时后，Hoechst 33342染色A549细胞的共聚焦荧光图像。比例尺= 10 μm。(e) d部分共聚焦图像中白线标记区域对应的荧光强度分布图。绿色阴影区域为核区域。

图3为PPR/HCPT NPs的共聚焦荧光图像和体外联合治疗。(a)用PPR/HCPT NPs孵育12小时后，LysoTracker Green染色的A549细胞共聚焦荧光图像。比标杆= 10 μm。(b)光照射前后PPR/HCPT NPs处理A549细胞的共聚焦荧光图像。“放大”一栏的图像来自“辐照后”一栏的点方格。白色的圆点代表细胞核区域。比例尺= 10 μm。(c)不同浓度RB (0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.8, 1.0 μM)作用于A549细胞24 h后，A549细胞的存活率采用CCK-8法测定。(d) A549细胞在游离RB、游离HCPT、PPR NPs或PPR/HCPT NPs和白光照射(2 mW/cm2, 5 min)下培养后的存活率。所有细胞在CCK-8实验前孵育24 h。

图4(a)显示了在PPR NPs辅助下，光促进大于核孔的纳米粒子进入核的示意图。图4(b) PB NPs或Au NRs处理A549细胞在2 mW/cm2, 3 min光照前后的共聚焦图像。Hoechst 33342共聚焦荧光成像显示细胞核呈蓝色，暗场成像显示PB NPs和Au NRs为白点。比例尺= 10 μm。