RGDfK及AIPcS修饰CdSe/CdS核壳量子点(RGD/AIPcS-QDs)介导双激发光动力治疗皮肤血管瘤的应用研究

Hemangioma is nowadays one of the most common skin vascular diseases in infants. Despite being applied in the treatment of port wine stain, photodynamic therapy (PDT) has not yet been widely accepted for vascular dermatosis due to the lack of effective photosensitizers. In our study, the up-to-date nanotechnology will be combined with PDT: Cyclo (RGDfK) peptides modified CdSe/CdS quantum dots (QDs) specifically bind to the endothelial cells of hemangioma, and simultaneously enhance singlet oxygen generation of photosensitizer (PS) AIPcS. As a core component of multifunctional nanoparticles (RGD/AIPcS-QDs), CdSe/CdS QDs demonstrate abroad absorption and robust photostability, which serve as a donor to transfer energy to AIPcS via fluorescence resonance energy transfer (FRET) under 595nm illumination. Accordingly, as compared to their sole usage, the acceptor of AIPcS produce significantly higher amount of singlet oxygen for more effective treatment of RGD-targeted lesions. In addition to the high yield of singlet oxygen, RGD/AIPcS-QDs-based PDT enables flexible selection of light sources for deeper treatment. This study will forge a new path of PDT for hemangioma.

血管瘤是婴幼儿最常见的皮肤血管疾病。虽然光动力治疗已被用于鲜红斑痣，但因光敏剂类型和功效有限，限制了其在血管性皮肤病的应用。本项目将最新纳米技术与光动力治疗相结合，采用靶向分子Cyclo(RGDfK)多肽修饰的核壳结构CdSe/CdS 量子点（QDs），使其特异性结合血管瘤内皮细胞，同时能提高偶连的光敏剂铝酞菁（AIPcS）的单态氧产率。制备出的RGD/AIPcS-QDs多功能纳米粒子中CdSe/CdS QDs吸收光谱宽、光稳定性强，将其作为能量供体，在595nm激光辐照下，通过荧光共振能量转移（FRET），将光能高效地传递给AIPcS，后者作为受体可比单独受激光辐照产生更大量的单态氧，对RGD靶向的病变局部产生更显著的PDT效应。项目提出的双激发光动力治疗模式除了可提高单态氧产率，还扩展了PDT光源的选择范围及治疗深度。因此，本研究将为血管瘤的光动力治疗开辟新的途径。

目的 光敏剂（PSs）是光动力治疗的核心，目前PDT所需激发光源主要是波长630nm小功率激光，穿透范围浅，对深部病变治疗难度大，开发可接受较宽范围激发光谱的光敏活性高的新型光敏剂，从而扩展激发光源，减少光敏剂使用剂量，提高生物利用度及PDT效率，对皮肤及其他肿瘤的治疗意义深远。方法 本项目构建(CdSe/CdS/ZnS)QDs-AIPcS多功能纳米粒子并表征其特性，检测其在水溶液中的ROS产率。通过人肝癌细胞HUH-7、HepG2培养，MTT检测QDs、AIPcS、QDs-AIPcS三种材料不同配比及不同激光辐照时间，对肝癌细胞的生长抑制作用并筛选出安全有效作用浓度。采用激光共聚焦显微技术体外细胞成像，检测多功能纳米粒子的分布及细胞摄取量。构建小鼠肝癌移植瘤模型，尾静脉分别注射一定配比的三种荧光材料后，通过活体成像分析系统，观察合成的纳米粒子在小鼠体内及瘤体的分布。结果 QDs-AIPcS多功能纳米粒子可溶于水，ROS产率较两种QDs、AIPcS单体显著增高，FRET转移效率为57%。QDs-AIPcS(0.1:5μM)配比的材料对肝癌细胞无明显抑制作用，且在405nm激发光辐照200秒时ROS产率高。尾静脉注射相同配比三种荧光材料进入成瘤小鼠体内后，QDs-AIPcS和QDs主要分布于血液及中枢系统，24小时后出现荧光信号减弱；AIPcS可选择性聚集于瘤体，代谢较其他两种材料慢。结论 酞菁(Pc)光敏周期短、吸收波长长，可产生更多的单线态氧。Pc被纳米技术修饰后水溶性和光敏活性提高，激发光源的波长范围宽。QDs-AIPcS多功能纳米粒子进入肝癌细胞速率快，且代谢快。但其在体内复杂环境中血管通透性差，到达靶组织受阻，故需进一步改进其性能，纳米技术联合PDT扩展了光化学疗法的治疗范围，具有广阔应用前景。