Northwestern Polytechnical University: наночастицы с альбумином втрое... в 20,3 раза усилили выход радикалов в опытах на мышах

Группа под руководством проф. Лин Ли из Школы гибкой электроники Northwestern Polytechnical University (Китай) разработала фотосенсибилизатор для фотодинамической терапии с адресной доставкой в митохондрии, сохраняющий активность при низком содержании кислорода. Работа опубликована в Research; эксперименты проведены на клетках и на модели подкожной трансплантации опухоли у голых мышей doi.orgResearchdoi.orgОткрыть источник ↗.

Молекулярный дизайн: три ветви донор/π-мостик

Фотодинамическая терапия использует фотосенсибилизаторы, образующие под светом активные формы кислорода. Классические сенсибилизаторы типа II для получения синглетного кислорода зависят от кислорода, что ограничивает их действие в гипоксичных опухолях. Сенсибилизаторы типа I образуют супероксидные (•O2−) и гидроксильные (•OH) радикалы через перенос электрона и меньше зависят от кислорода.

Авторы получили серию катионных пиридоцианинов с архитектурой (D-π)n-A (n = 1, 2, 3): McL1, McL2 и McL3. Увеличение числа ветвей донор/π-мостик усилило внутримолекулярный перенос заряда. McL3 показал более широкое поглощение в видимом диапазоне и меньшую синглет-триплетную щель (ΔES1-T3 = 0,24 эВ). Выход •O2− у него в 4,2 раза выше, чем у McL1 doi.orgResearchdoi.orgОткрыть источник ↗.

Ограничение в альбумине: второе усиление

Затем McL3 самосборкой соединили с сывороточным альбумином человека (HSA) в наночастицы McL3@HSA со средним размером около 40 нм. Ограничение молекулы в связывающем кармане HSA уменьшило ΔES1-T2 до 0,08 эВ и подняло выход •O2− до 20,3 раза относительно McL1 doi.orgResearchdoi.orgОткрыть источник ↗.

Механистические данные показывают, что ограничение в HSA изменяет конформацию молекулы и повышает эффективность интеркомбинационной конверсии с 33% до 52%, что обеспечивает эффективное образование радикалов типа I doi.orgResearchdoi.orgОткрыть источник ↗.

Результаты на клетках и мышах

В клетках и у голых мышей McL3@HSA избирательно накапливался в митохондриях. При облучении белым светом он образовывал •O2− и •OH и вызывал структурные повреждения митохондрий. По данным авторов, апоптоз и подавление роста опухоли сохранялись в условиях гипоксии doi.orgResearchdoi.orgОткрыть источник ↗.

Результаты получены на клеточных культурах и мышах; клинических данных не приводится. Авторы называют сочетание многоветвистого молекулярного дизайна и ограничения в альбумине путём к созданию митохондриально-адресных фотосенсибилизаторов, устойчивых к гипоксии doi.orgResearchdoi.orgОткрыть источник ↗.