生物自发光触发高荧光碳量子点基复合光敏剂的合成及其光动力治疗性能研究

基本信息
批准号:51502345
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:李钒
学科分类:
依托单位:中国人民解放军军事科学院军事医学研究院
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘长军,李志宏,舒展,杨焜,车望远,王春来
关键词:
光敏剂碳量子点肿瘤生物自发光光动力疗法
结项摘要

The present imperfect photosensitizers and the limitation of light penetration in living tissues for external excitation light are the major obstacles for the wide application of photodynamic therapy (PDT). Nanocarriers provide an efficient way to deliver the photosensitizers. Compared with the upconversion nanoparticles and semiconductor quantum dots, the good biocompatibility, surface modification, and many other advantages of carbon quantum dots (CDs), besides the comparable fluorescent properties, make it easy to win out in the field of PDT. While the bioluminescence is generally in the visible regions, which is adjacent to or overlapped with the main absorption bands of present photosensitizers. Furthermore, the bioluminescence could served as a internal light to activate the photosensitizer and then the limitation of light penetration is of no concern. Therefore, in this project we propose to synthesize high luminescent CDs with folic acid (Fa) decorated in the surface (named Fa-N-Mg-CDs) by a Mg/N double doping strategy using suitable carbon source with Fa mixed, surface passivation agent containing nitrogen and magnesium salts through a hydrothermal method. The growth process and tunable photoluminescence mechanism of Fa-N-Mg-CDs will be illuminated. On this basis, the photosensitizer chlorin E6 (Ce6) and Renilla luciferase 8 (Rluc8) are immobilized on the surface of Fa-N-Mg-CDs through chemical coupling reactions to form a new bioluminescence triggered photosensitizer (called Rluc8-CDs-Ce6). The fluorescence resonance energy transfer between Rluc8, CDs and Ce6 will be studied. Meanwhile, the photodynamic fluorescence imaging and PDT effeciency will be explored. The bioluminescence triggered RLuc8-CDs-Ce6 is expected to be an ideal photosensitizer for PDT of tumors.

目前,光敏剂及其激发光源的组织穿透限制是影响光动力疗法(PDT)发展的关键。纳米载体传输是一种有效途径,碳量子点(CDs)优异的荧光性能、良好的生物相容性、表面易修饰等特点使其在PDT领域更具优势。而生物荧光可触发现有光敏剂,且可避免组织穿透障碍。因此,本项目拟结合前期工作基础,选择适宜的有机物与叶酸混合前躯体、含氮钝化剂以及镁盐,水热合成具有高荧光性能、表面叶酸修饰和氮-镁双杂化的CDs,剖析CDs的生长规律及荧光调控机制;在此基础上,将光敏剂二氢卟吩e6(Ce6)和海肾萤光素酶(Rluc8)通过化学偶联反应结合在CDs表面,形成生物自发光触发的复合光敏剂Rluc8-CDs-Ce6,分析Rluc8、CDs和Ce6之间荧光共振能量转移机制,探索Rluc8-CDs-Ce6对肿瘤细胞的荧光成像诊断与PDT效果。这种生物自发光触发的RLuc8-CDs-Ce6有望成为一种较理想的肿瘤PDT光敏剂。

项目摘要

目前,光敏剂及其激发光源的组织穿透限制是影响光动力疗法(PDT)发展的关键。纳米载体传输是一种有效途径,碳量子点(CDs)优异的荧光性能、良好的生物相容性、表面易修饰等特点使其在PDT领域更具优势。而生物荧光/化学发光可触发现有光敏剂,且可避免组织穿透障碍。首先,本项目选择短链钝化剂合成表面富含氨基的高荧光碳量子点(CDs),CDs的相对荧光量子产率达84.6%(以硫酸奎宁为标准参照物,量子产率54%),通过经典的EDC/NHS反应将二氢卟吩E6(Ce6)与CDs结合,构建高荧光共振能量转移(FRET)效率的CDs-Ce6体系。利用HepG2细胞进行了初步的光动力治疗(PDT)效果评价,结果显示,660nm激光照射30s后,CDs-Ce6组的HepG2细胞死亡率明显高于纯Ce6组。其次,将荧光虫荧光素酶引发的生物荧光来作为PDT光源,根据其发光特性构建了碳量子点-原卟啉(CDs-PIX)体系。体外细胞检测显示,生物自荧光激发下的CDs-PIX体系可以产生大量的活性氧,满足癌症治疗的条件。细胞试验结果也显示,生物荧光激发的CDs-PIX体系对SMMC-7721肝癌细胞有显著的致死作用。最后,制备了黄色荧光碳量子点(y-CDs)和Ce6的复合光敏剂y-CDs-Ce6,并利用鲁米诺化学发光来激发y-CDs-Ce6体系,通过CRET和CRET-to-FRET双重途径直接和间接激发复合光敏剂。化学发光激发y-CDs-Ce6后显著增加SMMC-7721肝癌细胞内活性氧产量,细胞死亡率达到90%左右。这种不需要外部光源、以高荧光CDs为载体、基于能量共振转移原理的复合光敏剂体系有望成为一种较为理想的肿瘤PDT光敏剂。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
4

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
5

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020

相似国自然基金

1

红光TADF型光敏剂的合成及其光动力肿瘤治疗性能

批准号:61805117
批准年份:2018
负责人:欧昌金
学科分类:F0509
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

煤基荧光碳点的高效、绿色合成及其性能调控

批准号:U1510125
批准年份:2015
负责人:胡胜亮
学科分类:E0203
资助金额:59.00
项目类别:联合基金项目
3

稀土发光材料/碳量子点复合材料的制备、发光性能及能量传递机制

批准号:51572303
批准年份:2015
负责人:王振领
学科分类:E0207
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
4

超声化学制备荧光/磷光双重发光碳量子点及其在生物成像中应用研究

批准号:51402282
批准年份:2014
负责人:徐航勋
学科分类:E0203
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目