Yolk-Shell型AuNR@Cu2-xS纳米晶体癌症光治疗性能的晶面依赖性研究
批准号:
21703016
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
李奚
依托单位:
学科分类:
B0707.化学生物学理论、方法与技术
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
邴薇、冯雨晴、马晓敏、王莉、吴姚
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中文摘要
具有近红外SPR效应的纳米晶体已被广泛用于癌症光治疗试剂研究。Yolk-Shell型AuNR@Cu2-xS纳米晶体由于贵金属AuNRs与半导体Cu2-xS二者间的等离子耦合作用能够提高光治疗活性且兼具空腔载药等优势而备受关注。由于AuNRs与Cu2-xS的SPR效应分别与其各自晶面原子排布状态密切相关,改变AuNRs和Cu2-xS的晶面种类可以调节AuNRs和Cu2-xS间的等离子耦合作用,进而提高光治疗效果。然而目前对Yolk-Shell材料光治疗性能的调控仅限于改变Yolk和Shell的相对尺寸,通过晶面进行调控鲜有报道。本项目拟以具有不同Yolk-Shell晶面组合的AuNR@Cu2-xS 纳米晶体为模型,从非生物、细胞、动物水平探索不同晶面组合对纳米晶体光治疗性能的影响关系,从分子水平阐述光治疗性能对纳米材料晶面组合的依赖性机理,为开发晶面介导的光治疗复合纳米试剂提供理论依据。
英文摘要
Nanocrystals with surface plasmon resonance (SPR) induced near-infrared (NIR) absorption properties have been widely explored as cancer phototherapeutic agents (photothermal agent and photosensitizer). Due to the SPR coupling between plasmonic noble metal Gold Nanorods (AuNRs) and semiconductor Copper Sulfide (Cu2-XS), facile AuNR@Cu2-XS yolk–shell nanocrystals present efficient phototherapeutic property, while the void in the core–shell also hold great promise for drug delivery. SPR properties being affected by the organization of surface atoms, i.e. facet of nanocrystals, SPR coupling between core and shell could be adjusted by facet property of AuNRs and Cu2-xS respectively to improve the phototherapy effect. However, most of the work has been done to improve phototherapy effect by adjusting the size of york-shell structure or by adjusting the yolk/shell molar ratios. Little work has been done to enhance the photothermal and photodynamic properties of yolk-shell nanocrystals by tuning the facet property of york-shell structure. Here we propose to apply AuNR@Cu2-XS with tunable yolk-shell facets for cancer phototherapy. This study will provide not only the relationship between the phototherapy efficient (in vivo and in vitro) and facets of nanocrystals, but also the molecular mechanism of the facet-dependent phototherapeutic property of yolk-shell nanocrystals and rational facet design tools for phototherapeutic nano-agents.
Yolk-Shell型Au@Cu2-xS纳米材料由于贵金属纳米金核(Au)与半导体纳米硫化铜(Cu2-xS)二者间的等离子体共振能量转移作用(Resonance Energy Transfer, RET),在近红外光(NIR)照射下Au核可将入射能量有效传递给Cu2-xS壳层,从而增强Cu2-xS壳层结构的光热/光动力性质,可用于癌症的光治疗。当通过改变Au核或Cu2-xS壳层的晶面结构而使其表面等离子体共振峰(SPR)的波长与入射光波长匹配时,Au核对于Cu2-xS壳层的光热/光动力效应增强效果最为明显;同时利用Yolk-Shell结构中的有效空腔负载药物小分子,可实现光-化学联合治疗平台的构筑。本课题从非生物条件下对纳米材料进行光热/光动力性能筛选,并从细胞以及分子水平对其作用机理进行阐释,最终通过动物肿瘤模型验证其可行性,建立了光治疗效率与纳米材料晶面之间的相互关联性,从纳米材料晶面角度对光治疗复合纳米试剂的开发提供理论依据和临床应用实践指导。主要研究成果如下:1)验证Yolk-Shell型Au@Cu2-xS纳米晶体在NIR光照射下Au核与Cu2-xS壳层之间的RET效应,从而通过调控Au核与Cu2-xS的结构来提高纳米材料的光治疗效果,并且利用负载药物分子Dox以实现对于肿瘤的光-化学联合治疗;2)在NIR照射下通过材料的光动力效应使Yolk-Shell型Au@Cu2-xS纳米材料空腔内负载的L-Arg转化为NO气体,以下调耐药型肿瘤表面的P-gp蛋白逆转肿瘤的抗药性,同时使空腔内负载的药物分子Dox在肿瘤内得到有效释放以及积累,达到治疗耐药性肿瘤的目的;3)系统研究了具有相同SPR吸收但纳米结构不同的金材料在同等入射光条件下的光热/光动力性能:Au纳米笼、Au纳米壳和Au纳米棒具有相似的光热效应;但三者展示不同水平的光动力特性:Au纳米笼由于具有空心和尖角结构可以更有效地产生光动力学效应,产生最多的ROS,其次是Au纳米壳,最小为Au纳米棒。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Hollow, Rough, and Nitric Oxide-Releasing Cerium Oxide Nanoparticles for Promoting Multiple Stages of Wound Healing
中空、粗糙且释放一氧化氮的氧化铈纳米颗粒可促进伤口愈合的多个阶段
DOI:10.1002/adhm.201900256
发表时间:2019-07-10
期刊:ADVANCED HEALTHCARE MATERIALS
影响因子:10
作者:Ma, Xiaomin;Cheng, Yan;Zhang, Haiyuan
通讯作者:Zhang, Haiyuan
Thylakoid Membranes with Unique Photosystems Used to Simultaneously Produce Self-Supplying Oxygen and Singlet Oxygen for Hypoxic Tumor Therapy
具有独特光系统的类囊体膜可同时产生自供氧和单线态氧用于缺氧肿瘤治疗
DOI:10.1002/adhm.202001666
发表时间:2021-01-14
期刊:ADVANCED HEALTHCARE MATERIALS
影响因子:10
作者:Cheng, Yan;Zheng, Runxiao;Zhang, Haiyuan
通讯作者:Zhang, Haiyuan
Time-staggered delivery of erlotinib and doxorubicin by gold nanocages with two smart polymers for reprogrammable release and synergistic with photothermal therapy
通过金纳米笼与两种智能聚合物交错时间递送厄洛替尼和阿霉素,可重新编程释放并与光热疗法协同作用
DOI:10.1016/j.biomaterials.2019.119327
发表时间:2019-10-01
期刊:BIOMATERIALS
影响因子:14
作者:Feng, Yanlin;Cheng, Yan;Zhang, Haiyuan
通讯作者:Zhang, Haiyuan
Improving the photothermal therapy efficacy and preventing the surface oxidation of bismuth nanoparticles through the formation of a bismuth@bismuth selenide heterostructure
通过形成铋@硒化铋异质结构提高光热治疗效果并防止铋纳米粒子的表面氧化
DOI:10.1039/d0tb00825g
发表时间:2020
期刊:Journal of Materials Chemistry B
影响因子:7
作者:Bing Li;Yan Cheng;Runxiao Zheng;Xiaqing Wu;Fan Qi;Yunyun Wu;Yaqing Hu;Xi Li
通讯作者:Xi Li
A biomimetic nanoenzyme for starvation therapy enhanced photothermal and chemodynamic tumor therapy
用于饥饿疗法的仿生纳米酶增强光热和化学动力学肿瘤治疗
DOI:10.1039/d0nr05097k
发表时间:2020-12-07
期刊:NANOSCALE
影响因子:6.7
作者:Xu, Keqiang;Wu, Xiaqing;Zhang, Haiyuan
通讯作者:Zhang, Haiyuan
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