სიახლეები

გმადლობთ, რომ ეწვიეთ Nature.com-ს.ბრაუზერის ვერსიას, რომელსაც იყენებთ, აქვს შეზღუდული CSS მხარდაჭერა.საუკეთესო გამოცდილებისთვის, გირჩევთ გამოიყენოთ განახლებული ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში).იმავდროულად, მუდმივი მხარდაჭერის უზრუნველსაყოფად, ჩვენ გამოვიყვანთ საიტს სტილის და JavaScript-ის გარეშე.
ეფექტური ფოტოსენსიბილიზატორები განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ფოტოთერაპიის ფართო კლინიკური გამოყენებისთვის.თუმცა, ჩვეულებრივი ფოტოსენსიბილიზატორები, როგორც წესი, განიცდიან მოკლე ტალღის სიგრძის შთანთქმას, არასაკმარის ფოტოსტაბილურობას, რეაქტიული ჟანგბადის სახეობების (ROS) დაბალი კვანტური გამოსავლით და აგრეგაციით გამოწვეული ROS-ის ჩაქრობას.აქ ჩვენ ვახსენებთ ინფრაწითელ მახლობლად (NIR) სუპრამოლეკულურ ფოტომგრძნობელობას (RuDA) შუამავლობით Ru(II)-არენის ორგანული მეტალის კომპლექსების თვითშეკრებით წყალხსნარში.RuDA-ს შეუძლია მხოლოდ ერთჯერადი ჟანგბადის (1O2) გენერირება აგრეგირებულ მდგომარეობაში და ის ავლენს აშკარა აგრეგაციით გამოწვეულ 1O2 წარმოქმნის ქცევას ერთჯერადი-ტრიპლეტის სისტემას შორის გადაკვეთის პროცესის მნიშვნელოვანი ზრდის გამო.808 ნმ ლაზერული შუქის მოქმედებით, RuDA ავლენს 1O2 კვანტურ გამოსავალს 16,4% (FDA-ს მიერ დამტკიცებული ინდოციანინის მწვანე: ΦΔ=0,2%) და მაღალი ფოტოთერმული კონვერტაციის ეფექტურობა 24,2% (კომერციული ოქროს ნანოროლები) შესანიშნავი ფოტოსტაბილურობით.: 21.0%, ოქროს ნანოჭურვები: 13.0%).გარდა ამისა, კარგი ბიოშეთავსებადობის მქონე RuDA-NP-ები შეიძლება უპირატესად დაგროვდეს სიმსივნის უბნებზე, რაც იწვევს სიმსივნის მნიშვნელოვან რეგრესიას ფოტოდინამიკური თერაპიის დროს სიმსივნის მოცულობის 95.2%-ით შემცირებით in vivo.ეს აგრეგაციის გამაძლიერებელი ფოტოდინამიკური თერაპია უზრუნველყოფს ფოტოსენსიბილიზატორების განვითარების სტრატეგიას ხელსაყრელი ფოტოფიზიკური და ფოტოქიმიური თვისებებით.
ჩვეულებრივ თერაპიასთან შედარებით, ფოტოდინამიკური თერაპია (PDT) არის სიმსივნის მიმზიდველი მკურნალობა მისი მნიშვნელოვანი უპირატესობების გამო, როგორიცაა ზუსტი სივრცითი-დროებითი კონტროლი, არაინვაზიურობა, უმნიშვნელო წამლის წინააღმდეგობა და გვერდითი ეფექტების მინიმიზაცია 1,2,3.სინათლის დასხივების ქვეშ გამოყენებული ფოტოსენსიბილიზატორები შეიძლება გააქტიურდეს მაღალი რეაქტიული ჟანგბადის სახეობების (ROS) წარმოქმნით, რაც იწვევს აპოპტოზს/ნეკროზის ან იმუნურ პასუხებს4,5. თუმცა, ჩვეულებრივ ფოტოსენსიბილიზატორების უმეტესობას, როგორიცაა ქლორინები, პორფირინები და ანტრაქინონები, აქვთ შედარებით მოკლე ტალღის სიგრძის შთანთქმა (სიხშირე < 680 ნმ), რაც იწვევს სინათლის ცუდ შეღწევას ბიოლოგიური მოლეკულების (მაგ. ჰემოგლობინისა და მელანინის) ინტენსიური შეწოვის გამო. ხილული რეგიონი6,7. თუმცა, ჩვეულებრივ ფოტოსენსიბილიზატორების უმეტესობას, როგორიცაა ქლორინები, პორფირინები და ანტრაქინონები, აქვთ შედარებით მოკლე ტალღის სიგრძის შთანთქმა (სიხშირე < 680 ნმ), რაც იწვევს სინათლის ცუდ შეღწევას ბიოლოგიური მოლეკულების (მაგ. ჰემოგლობინისა და მელანინის) ინტენსიური შეწოვის გამო. ხილული რეგიონი6,7. Однако большинство обычных фотосенсибилизаторов, таких как хлорины, порфирины и антрахиноны, обладают относительно коротковолновым поглощением (частота < 680 нм), что приводит к плохому проникновению света из-за интенсивного поглощения биологических молекул (например, гемоглобина и меланина) в видимая область6,7. თუმცა, ყველაზე გავრცელებულ ფოტოსენსიბილიზატორებს, როგორიცაა ქლორინები, პორფირინები და ანტრაქინონები, აქვთ შედარებით მოკლე ტალღის სიგრძის შთანთქმა (<680 ნმ), რაც იწვევს სინათლის სუსტ შეღწევას ბიოლოგიური მოლეკულების (მაგ. ჰემოგლობინისა და მელანინის) ინტენსიური შეწოვის გამო ხილულ რეგიონში6,7..导致光穿透性差.然而 ， 大多数 传统 的 光敏剂 ， 二 氢 卟酚 、 卟啉 蒽醌 具有 相对 较 短 的 吸收 （频率 频率 <680 ნმ） 因此 由于 分子 血红 血红 蛋白 蛋白 和 的 的 ， 吸收 吸收 吸收 吸收吸收 吸收 吸收 吸收 吸收 吸收 HI导致光穿透性差。 Однако большинство традиционных фотосенсибилизатори, таких как хлорины, порфирины и антрахиноны, имеют относительно коротковолновое глощение (частота < 680 nm) из-за сильного меко и антрахинык. თუმცა, უმეტეს ტრადიციულ ფოტოსენსიბილიზაციას, როგორიცაა ქლორინები, პორფირინები და ანტრაქინონები, აქვთ შედარებით მოკლე ტალღის სიგრძის შთანთქმა (სიხშირე < 680 ნმ) ბიომოლეკულების ძლიერი შთანთქმის გამო, როგორიცაა ჰემოგლობინი და მელანინი, რაც იწვევს სინათლის სუსტი შეღწევას.ხილული ტერიტორია 6.7.ამიტომ, ახლო ინფრაწითელი (NIR) შთამნთქმელი ფოტოსენსიბილიზატორები, რომლებიც გააქტიურებულია 700-900 ნმ "თერაპიულ ფანჯარაში" კარგად არის შესაფერისი ფოტოთერაპიისთვის.ვინაიდან ახლო ინფრაწითელი შუქი ყველაზე ნაკლებად შეიწოვება ბიოლოგიური ქსოვილების მიერ, მას შეუძლია გამოიწვიოს უფრო ღრმა შეღწევა და ნაკლები ფოტოდაზიანება8,9.
სამწუხაროდ, არსებულ NIR- შთანთქმელ ფოტოსენსიბილიზატორებს აქვთ ცუდი ფოტოსტაბილურობა, დაბალი ერთჯერადი ჟანგბადის (1O2) გამომუშავების უნარი და აგრეგაციით გამოწვეული 1O2 ჩაქრობა, რაც ზღუდავს მათ კლინიკურ გამოყენებას10,11.მიუხედავად იმისა, რომ დიდი ძალისხმევა გაკეთდა ჩვეულებრივი ფოტოსენსიბილიზატორების ფოტოფიზიკური და ფოტოქიმიური თვისებების გასაუმჯობესებლად, აქამდე რამდენიმე მოხსენება იყო მოხსენებული, რომ NIR-შთამნთქმელი ფოტომგრძნობიარეებს შეუძლიათ გადაჭრას ყველა ეს პრობლემა.გარდა ამისა, რამდენიმე ფოტოსენსიბილიზატორმა აჩვენა დაპირება 1O212,13,14-ის ეფექტურ გამომუშავებაზე 800 ნმ-ზე მეტი სინათლით დასხივებისას, ვინაიდან ფოტონის ენერგია სწრაფად მცირდება IR-ის მახლობლად რეგიონში.ტრიფენილამინი (TFA), როგორც ელექტრონის დონორი და [1,2,5]თიადიაზოლ-[3,4-i]დიპირიდო[a,c]ფენაზინი (TDP), როგორც ელექტრონის მიმღები ჯგუფის დონორი-მიმღები (DA) ტიპის საღებავები კლასს. ახლო ინფრაწითელი შთამნთქმელი საღებავები, რომლებიც ფართოდ იქნა შესწავლილი ახლო ინფრაწითელი ბიოგამოსახულებისთვის II და ფოტოთერმული თერაპიისთვის (PTT) მათი ვიწრო ზოლის გამო.ამრიგად, DA ტიპის საღებავები შეიძლება გამოყენებულ იქნას PDT-სთვის ახლო IR აგზნებით, თუმცა ისინი იშვიათად იქნა შესწავლილი, როგორც PDT-სთვის ფოტოსენსიბილიზატორები.
ცნობილია, რომ ფოტოსენსიბილიზატორების სისტემური გადაკვეთის (ISC) მაღალი ეფექტურობა ხელს უწყობს 1O2-ის წარმოქმნას.ISC პროცესის წინსვლის საერთო სტრატეგია არის ფოტოსენსიბილიზატორების სპინ-ორბიტის შეერთების (SOC) გაძლიერება მძიმე ატომების ან სპეციალური ორგანული ნაწილების შემოღებით.თუმცა, ამ მიდგომას ჯერ კიდევ აქვს გარკვეული უარყოფითი მხარეები და შეზღუდვები19,20.ცოტა ხნის წინ, სუპრამოლეკულურმა თვითშეკრებამ უზრუნველყო ქვემოდან ზევით ინტელექტუალური მიდგომა მოლეკულურ დონეზე ფუნქციური მასალების წარმოებისთვის,21,22 მრავალი უპირატესობით ფოტოთერაპიაში: (1) თვითაწყობილ ფოტომგრძნობიარეებს შეიძლება ჰქონდეთ ლენტის სტრუქტურების ფორმირების პოტენციალი.ელექტრონული სტრუქტურების მსგავსად, ენერგიის დონეების უფრო მჭიდრო განაწილებით, სამშენებლო ბლოკებს შორის ორბიტების გადახურვის გამო.ამრიგად, გაუმჯობესდება ენერგეტიკული თანხვედრა ქვედა ერთეული აღგზნებულ მდგომარეობასა (S1) და მეზობელ სამეულში აღგზნებულ მდგომარეობას (Tn), რაც სასარგებლოა ISC პროცესისთვის 23, 24.(2) სუპრამოლეკულური შეკრება შეამცირებს არარადიაციულ რელაქსაციას ინტრამოლეკულური მოძრაობის შეზღუდვის მექანიზმის (RIM) საფუძველზე, რომელიც ასევე ხელს უწყობს ISC პროცესს 25, 26.(3) სუპრამოლეკულურ კრებულს შეუძლია დაიცვას მონომერის შიდა მოლეკულები დაჟანგვისა და დეგრადაციისგან, რითაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ფოტომგრძნობიარეობის ფოტოსტაბილურობას.ზემოაღნიშნული უპირატესობების გათვალისწინებით, ჩვენ გვჯერა, რომ სუპრამოლეკულური ფოტომგრძნობიარე სისტემები შეიძლება იყოს პერსპექტიული ალტერნატივა PDT-ის ნაკლოვანებების დასაძლევად.
Ru(II)-ზე დაფუძნებული კომპლექსები არის პერსპექტიული სამედიცინო პლატფორმა პოტენციური გამოყენებისთვის დაავადებების დიაგნოსტიკასა და თერაპიაში მათი უნიკალური და მიმზიდველი ბიოლოგიური თვისებების გამო28,29,30,31,32,33,34.გარდა ამისა, აღგზნებული მდგომარეობების სიმრავლე და Ru(II)-ზე დაფუძნებული კომპლექსების რეგულირებადი ფოტოფიზიკოქიმიური თვისებები იძლევა დიდ უპირატესობებს Ru(II)-ზე დაფუძნებული ფოტომგრძნობიარეების შესაქმნელად35,36,37,38,39,40.თვალსაჩინო მაგალითია რუთენიუმის(II) პოლიპირიდილის კომპლექსი TLD-1433, რომელიც ამჟამად იმყოფება II ფაზის კლინიკურ კვლევებში, როგორც ფოტომგრძნობიარე შარდის ბუშტის არა-კუნთოვანი ინვაზიური კიბოს (NMIBC) სამკურნალოდ41.გარდა ამისა, რუთენიუმ(II)არენის ორგანული მეტალის კომპლექსები ფართოდ გამოიყენება როგორც ქიმიოთერაპიული აგენტები კიბოს სამკურნალოდ მათი დაბალი ტოქსიკურობისა და მოდიფიკაციის სიმარტივის გამო42,43,44,45.Ru(II)-არენის ორგანული მეტალის კომპლექსების იონურ თვისებებს შეუძლია არა მხოლოდ გააუმჯობესოს DA ქრომოფორების ცუდი ხსნადობა ჩვეულებრივ გამხსნელებში, არამედ გააუმჯობესოს DA ქრომოფორების შეკრება.გარდა ამისა, Ru(II)-არენების ორგანული მეტალის კომპლექსების ფსევდოოქტაედრული ნახევრად სენდვიჩის სტრუქტურას შეუძლია სტერილურად აღკვეთოს DA ტიპის ქრომოფორების H- აგრეგაცია, რითაც ხელს უწყობს J-აგრეგაციის წარმოქმნას წითლად გადაადგილებული შთანთქმის ზოლებით.თუმცა, Ru(II)-არენის კომპლექსების თანდაყოლილი უარყოფითი მხარეები, როგორიცაა დაბალი სტაბილურობა და/ან ცუდი ბიოშეღწევადობა, შეიძლება გავლენა იქონიოს არენ-Ru(II) კომპლექსების თერაპიულ ეფექტურობაზე და in vivo აქტივობაზე.თუმცა, კვლევებმა აჩვენა, რომ ამ მინუსების დაძლევა შესაძლებელია რუთენიუმის კომპლექსების ბიოთავსებადი პოლიმერებით ინკაფსულირებით ფიზიკური კაფსულაციით ან კოვალენტური კონიუგაციით.
ამ ნაშრომში ჩვენ ვახსენებთ Ru(II)-არენის (RuDA) DA-კონიუგირებულ კომპლექსებს NIR ტრიგერით DAD ქრომოფორსა და Ru(II)-არენის ნაწილს შორის საკოორდინაციო კავშირის მეშვეობით.მიღებულ კომპლექსებს შეუძლიათ თვითშეკრება წყალში მეტალოსუპრამოლეკულურ ვეზიკულებში არაკოვალენტური ურთიერთქმედების გამო.აღსანიშნავია, რომ სუპრამოლეკულურმა კრებულმა RuDA-ს გადასცა პოლიმერიზაციის შედეგად გამოწვეული სისტემური გადაკვეთის თვისებები, რამაც მნიშვნელოვნად გაზარდა ISC ეფექტურობა, რაც ძალიან ხელსაყრელი იყო PDT-სთვის (ნახ. 1A).სიმსივნის დაგროვებისა და in vivo ბიოშეთავსებადობის გასაზრდელად, FDA-ს მიერ დამტკიცებული Pluronic F127 (PEO-PPO-PEO) გამოიყენეს RuDA47,48,49 ანკაფსულაციისთვის RuDA-NP ნანონაწილაკების შესაქმნელად (სურათი 1B), რომელიც მოქმედებდა როგორც მაღალეფექტური PDT/Dual-. რეჟიმი PTT პროქსი.კიბოს ფოტოთერაპიაში (სურათი 1C), RuDA-NP გამოიყენებოდა შიშველი თაგვების სამკურნალოდ MDA-MB-231 სიმსივნეებით, რათა შეესწავლათ PDT და PTT ეფექტურობა in vivo.
RuDA-ს ფოტოფიზიკური მექანიზმის სქემატური ილუსტრაცია მონომერულ და აგრეგირებულ ფორმებში კიბოს ფოტოთერაპიისთვის, B RuDA-NP-ების და C RuDA-NP-ების სინთეზი NIR-გააქტიურებული PDT-სთვის და PTT-ისთვის.
RuDA, რომელიც შედგება TPA და TDP ფუნქციონალებისგან, მომზადდა დამატებითი სურათი 1-ში ნაჩვენები პროცედურის მიხედვით (სურათი 2A) და RuDA ხასიათდებოდა 1H და 13C NMR სპექტრებით, ელექტროსპრეის იონიზაციის მასის სპექტრომეტრიით და ელემენტარული ანალიზით (დამატებითი ნახატები 2-4 ).RuDA ელექტრონების სიმკვრივის სხვაობის რუკა ყველაზე დაბალი სინგლის გადასვლისთვის გამოითვალა დროზე დამოკიდებული სიმკვრივის ფუნქციური თეორიით (TD-DFT) მუხტის გადაცემის პროცესის შესასწავლად.როგორც ნაჩვენებია დამატებით სურათზე 5, ელექტრონის სიმკვრივე ძირითადად გადადის ტრიფენილამინიდან TDP მიმღების ერთეულში ფოტოაგზნების შემდეგ, რაც შეიძლება მიეკუთვნებოდეს ტიპიური ინტრამოლეკულური მუხტის გადაცემის (CT) გადასვლას.
მადნის ქიმიური სტრუქტურა B მადნის შთანთქმის სპექტრები DMF-ისა და წყლის სხვადასხვა შეფარდების ნარევებში.C RuDA-ს (800 ნმ) და ICG (779 ნმ) ნორმალიზებული შთანთქმის მნიშვნელობები დროის მიმართ 808 ნმ ლაზერული სინათლის 0,5 ვტ სმ-2-ზე.D ABDA-ს ფოტოდეგრადაციაზე მიუთითებს RuDA-ს მიერ გამოწვეული 1O2 ფორმირება DMF/H2O ნარევებში წყლის სხვადასხვა შემცველობით ლაზერული გამოსხივების მოქმედებით 808 ნმ ტალღის სიგრძით და 0,5 ვტ/სმ2 სიმძლავრით.
რეზიუმე - UV- ხილული შთანთქმის სპექტროსკოპია გამოიყენებოდა მადნის თვითშეკრების თვისებების შესასწავლად DMF-ისა და წყლის ნარევებში სხვადასხვა თანაფარდობით.როგორც ნაჩვენებია ნახ.2B, RuDA აჩვენებს შთანთქმის ზოლებს 600-დან 900 ნმ-მდე DMF-ში მაქსიმალური შთანთქმის ზოლით 729 ნმ.წყლის რაოდენობის გაზრდამ განაპირობა მადნის შთანთქმის მაქსიმუმის თანდათანობითი წითელი ცვლა 800 ნმ-მდე, რაც მიუთითებს მადნის J-აგრეგაციაზე აწყობილ სისტემაში.RuDA-ს ფოტოლუმინესცენციის სპექტრები სხვადასხვა გამხსნელებში ნაჩვენებია დამატებით სურათში 6. როგორც ჩანს, RuDA ავლენს ტიპურ NIR-II ლუმინესცენციას მაქსიმალური ემისიის ტალღის სიგრძით დაახლოებით.1050 ნმ CH2Cl2 და CH3OH, შესაბამისად.RuDA-ს დიდი სტოკსის ცვლა (დაახლოებით 300 ნმ) მიუთითებს აღგზნებული მდგომარეობის გეომეტრიის მნიშვნელოვან ცვლილებაზე და დაბალი ენერგიის აღგზნებული მდგომარეობების ფორმირებაზე.მადნის ლუმინესცენციის კვანტური გამოსავლიანობა CH2Cl2 და CH3OH განისაზღვრა შესაბამისად 3.3 და 0.6%.თუმცა, მეთანოლისა და წყლის ნარევში (5/95, ვ/ვ), დაფიქსირდა გამონაბოლქვის წითელ წითელ ცვლილებებს და კვანტური გამოსავლიანობის შემცირებას (0,22%), რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს მადნის თვითშეკრებით. .
ORE-ის თვითშეკრების ვიზუალიზაციისთვის, ჩვენ გამოვიყენეთ თხევადი ატომური ძალის მიკროსკოპია (AFM) წყლის დამატების შემდეგ მეთანოლის ხსნარში ORE-ში მორფოლოგიური ცვლილებების ვიზუალიზაციისთვის.როდესაც წყლის შემცველობა 80%-ზე დაბალი იყო, არ შეინიშნებოდა მკაფიო აგრეგაცია (დამატებითი სურ. 7).თუმცა, წყლის შემცველობის შემდგომი ზრდით 90-95%-მდე, გამოჩნდა მცირე ნანონაწილაკები, რაც მიუთითებს მადნის თვითშეკრებაზე, გარდა ამისა, ლაზერული დასხივება ტალღის სიგრძით 808 ნმ არ ახდენს გავლენას RuDA-ს შთანთქმის ინტენსივობაზე წყალში. ხსნარი (ნახ. 2C და დამატებითი ნახ. 8).ამის საპირისპიროდ, ინდოციანინ მწვანე (ICG, როგორც კონტროლი) შთანთქმა სწრაფად დაეცა 779 ნმ-ზე, რაც მიუთითებს RuDA-ს შესანიშნავ ფოტოსტაბილურობაზე.გარდა ამისა, RuDA-NP-ების სტაბილურობა PBS-ში (pH = 5.4, 7.4 და 9.0), 10% FBS და DMEM (მაღალი გლუკოზა) გამოკვლეული იყო UV ხილული შთანთქმის სპექტროსკოპიით დროის სხვადასხვა წერტილში.როგორც ნაჩვენებია დამატებით სურათზე 9, მცირე ცვლილებები RuDA-NP შთანთქმის ზოლებში დაფიქსირდა PBS-ში pH 7.4/9.0, FBS და DMEM, რაც მიუთითებს RuDA-NP-ის შესანიშნავ სტაბილურობაზე.თუმცა, მჟავე გარემოში (рН = 5.4) აღმოჩნდა მადნის ჰიდროლიზი.ჩვენ ასევე შემდგომ შევაფასეთ RuDA-სა და RuDA-NP-ის სტაბილურობა მაღალი ხარისხის თხევადი ქრომატოგრაფიის (HPLC) მეთოდების გამოყენებით.როგორც ნაჩვენებია დამატებით სურათზე 10, RuDA იყო სტაბილური მეთანოლისა და წყლის ნარევში (50/50, ვ/ვ) პირველი საათის განმავლობაში და ჰიდროლიზი დაფიქსირდა 4 საათის შემდეგ.თუმცა, მხოლოდ ფართო ჩაზნექილ-ამოზნექილი პიკი დაფიქსირდა RuDA NP-ებისთვის.ამიტომ, გელის გამტარი ქრომატოგრაფია (GPC) გამოიყენეს RuDA NP-ების სტაბილურობის შესაფასებლად PBS-ში (pH = 7.4).როგორც ნაჩვენებია დამატებით სურათზე 11, ტესტირებულ პირობებში ინკუბაციიდან 8 საათის შემდეგ, NP RuDA-ს პიკის სიმაღლე, პიკის სიგანე და პიკის ფართობი მნიშვნელოვნად არ შეცვლილა, რაც მიუთითებს NP RuDA-ს შესანიშნავ სტაბილურობაზე.გარდა ამისა, TEM სურათებმა აჩვენა, რომ RuDA-NP ნანონაწილაკების მორფოლოგია პრაქტიკულად უცვლელი დარჩა 24 საათის შემდეგ განზავებულ PBS ბუფერში (pH = 7.4, დამატებითი სურ. 12).
იმის გამო, რომ თვითშეკრებას შეუძლია მადნის სხვადასხვა ფუნქციური და ქიმიური მახასიათებლების მინიჭება, ჩვენ დავაკვირდით 9,10-ანტრაცენდიილბის(მეთილენ)დიმალონის მჟავას (ABDA, მაჩვენებელი 1O2) გამოყოფას მეთანოლ-წყლის ნარევებში.მადანი სხვადასხვა წყლის შემცველობით50.როგორც ნაჩვენებია სურათზე 2D და დამატებით სურათზე 13, ABDA-ს დეგრადაცია არ დაფიქსირებულა, როდესაც წყლის შემცველობა 20%-ზე დაბალი იყო.ტენიანობის 40%-მდე მატებასთან ერთად მოხდა ABDA-ს დეგრადაცია, რაც დასტურდება ABDA-ს ფლუორესცენციის ინტენსივობის დაქვეითებით.ასევე დაფიქსირდა, რომ წყლის მაღალი შემცველობა იწვევს უფრო სწრაფ დეგრადაციას, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ RuDA-ს თვითშეკრება აუცილებელია და სასარგებლოა ABDA-ს დეგრადაციისთვის.ეს ფენომენი ძალიან განსხვავდება თანამედროვე ACQ (აგრეგაციით გამოწვეული ჩაქრობა) ქრომოფორებისგან.808 ნმ ტალღის სიგრძის ლაზერით დასხივებისას, 1O2 RuDA-ს კვანტური გამოსავალი 98% H2O/2% DMF ნარევში არის 16,4%, რაც 82-ჯერ მეტია ICG-ის (ΦΔ = 0,2%)51. აგრეგაციის მდგომარეობაში 1O2 RuDA წარმოების შესანიშნავი ეფექტურობის დემონსტრირება.
ელექტრონი ტრიალებს 2,2,6,6-ტეტრამეთილ-4-პიპერიდინონის (TEMP) და 5,5-დიმეთილ-1-პიროლინის N-ოქსიდის (DMPO) გამოყენებით, როგორც ტრიპის ხაფანგს, მიღებული სახეობების იდენტიფიცირებისთვის გამოყენებული იყო რეზონანსული სპექტროსკოპია (ESR). AFK.RuDA-ს მიერ.როგორც ნაჩვენებია დამატებით სურათზე 14, დადასტურებულია, რომ 1O2 წარმოიქმნება დასხივების დროს 0-დან 4 წუთამდე.გარდა ამისა, როდესაც RuDA ინკუბირებული იყო DMPO-ით დასხივების ქვეშ, გამოვლინდა ტიპიური ოთხხაზიანი EPR სიგნალი 1:2:2:1 DMPO-OH· ადდუქტი, რაც მიუთითებს ჰიდროქსილის რადიკალების (OH·) წარმოქმნაზე.საერთო ჯამში, ზემოაღნიშნული შედეგები აჩვენებს RuDA-ს უნარს სტიმულირდეს ROS წარმოების ორმაგი ტიპის I/II ფოტოსენსიბილიზაციის პროცესის მეშვეობით.
RuDA-ს ელექტრონული თვისებების უკეთ გასაგებად მონომერულ და აგრეგირებულ ფორმებში, RuDA-ს სასაზღვრო მოლეკულური ორბიტალები მონომერულ და დიმერულ ფორმებში გამოითვალა DFT მეთოდით.როგორც ნაჩვენებია ნახ.3A, მონომერული RuDA-ს უმაღლესი დაკავებული მოლეკულური ორბიტალი (HOMO) დელოკალიზებულია ლიგანდის ხერხემლის გასწვრივ და ყველაზე დაბალი დაუკავებელი მოლეკულური ორბიტალი (LUMO) ორიენტირებულია TDP მიმღებ ერთეულზე.პირიქით, დიმერულ HOMO-ში ელექტრონის სიმკვრივე კონცენტრირებულია ერთი RuDA მოლეკულის ლიგანდზე, ხოლო LUMO-ში ელექტრონის სიმკვრივე ძირითადად კონცენტრირებულია სხვა RuDA მოლეკულის მიმღებ ერთეულზე, რაც მიუთითებს, რომ RuDA არის დიმერში.CT-ის მახასიათებლები.
A მადნის HOMO და LUMO გამოითვლება მონომერული და დიმერული ფორმებით.B მადნის ერთჯერადი და სამმაგი ენერგეტიკული დონეები მონომერებსა და დიმერებში.C RuDA-ს და შესაძლო ISC არხების სავარაუდო დონეები, როგორც მონომერული C და დიმერული D. ისრები მიუთითებენ შესაძლო ISC არხებზე.
ელექტრონებისა და ხვრელების განაწილება RuDA-ს დაბალი ენერგიის სილიტის აგზნებად მდგომარეობებში მონომერულ და დიმერულ ფორმებში გაანალიზდა Multiwfn 3.852.53 პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით, რომელიც გამოითვლებოდა TD-DFT მეთოდით.როგორც მითითებულია დამატებით ეტიკეტზე.როგორც 1-2 ნახატებზეა ნაჩვენები, მონომერული RDA ხვრელები ძირითადად დელოკალიზებულია ლიგანდის ხერხემლის გასწვრივ ამ ცალ აგზნებადებულ მდგომარეობებში, მაშინ როცა ელექტრონები ძირითადად განლაგებულია TDP ჯგუფში, რაც აჩვენებს CT-ის ინტრამოლეკულურ მახასიათებლებს.გარდა ამისა, ამ ერთეული აღგზნებული მდგომარეობებისთვის, მეტ-ნაკლებად არის გადახურვა ხვრელებსა და ელექტრონებს შორის, რაც ვარაუდობს, რომ ეს ერთეული აღგზნებული მდგომარეობები გარკვეული წვლილი შეაქვს ადგილობრივი აგზნებისგან (LE).დიმერებისთვის, ინტრამოლეკულური CT და LE მახასიათებლების გარდა, დაფიქსირდა ინტერმოლეკულური CT მახასიათებლების გარკვეული წილი შესაბამის მდგომარეობებში, განსაკუთრებით S3, S4, S7 და S8, ინტერმოლეკულური CT ანალიზის საფუძველზე, CT ინტერმოლეკულური გადასვლებით, როგორც მთავარი. (დამატებითი ცხრილი).3).
ექსპერიმენტული შედეგების უკეთ გასაგებად, ჩვენ შემდგომში გამოვიკვლიეთ RuDA-ს აღგზნებული მდგომარეობების თვისებები მონომერებსა და დიმერებს შორის განსხვავებების შესასწავლად (დამატებითი ცხრილები 4-5).როგორც ნახაზი 3B-ზეა ნაჩვენები, დიმერის ერთჯერადი და სამჯერ აღგზნებული მდგომარეობების ენერგეტიკული დონეები ბევრად უფრო მკვრივია, ვიდრე მონომერისა, რაც ხელს უწყობს ენერგიის უფსკრული S1-სა და Tn-ს შორის შემცირებას. ცნობილია, რომ ISC გადასვლები შეიძლება განხორციელდეს მცირე ენერგეტიკული უფსკრულის ფარგლებში (ΔES1-Tn < 0.3 eV) S1-სა და Tn54-ს შორის. ცნობილია, რომ ISC გადასვლები შეიძლება განხორციელდეს მცირე ენერგეტიკული უფსკრულის ფარგლებში (ΔES1-Tn <0.3 eV) S1-სა და Tn54-ს შორის. ასე რომ, ISC-ს შეუძლია შეასრულოს მცირედი ენერგია (DES1-Tn <0,3 эВ) შორის S1 და Tn54. ცნობილია, რომ ISC გადასვლები შეიძლება განხორციელდეს მცირე ენერგეტიკული უფსკრულის ფარგლებში (ΔES1-Tn <0.3 eV) S1-სა და Tn54-ს შორის.据报道，ISC 跃迁可以在S1 和Tn54 之间的小能隙（ΔES1-Tn < 0.3 eV）内实现。据报道，ISC 跃迁可以在S1 和Tn54 之间的小能隙（ΔES1-Tn < 0.3 eV）内实现。 ასე რომ, ISC შეიძლება შეასრულოს მცირე ელექტროენერგიის (DES1-Tn < 0,3 эВ) შორის S1 და Tn54. ცნობილია, რომ ISC გადასვლა შეიძლება განხორციელდეს მცირე ენერგეტიკული უფსკრულის ფარგლებში (ΔES1-Tn < 0.3 eV) S1-სა და Tn54-ს შორის.გარდა ამისა, მხოლოდ ერთი ორბიტალი, ოკუპირებული ან დაუკავებელი, უნდა განსხვავდებოდეს შეკრული ერთეულის და სამეულის მდგომარეობებში, რათა უზრუნველყოს არანულოვანი SOC ინტეგრალი.ამრიგად, აგზნების ენერგიისა და ორბიტალური გადასვლის ანალიზის საფუძველზე, ISC გადასვლის ყველა შესაძლო არხი ნაჩვენებია ნახ.3C,D.აღსანიშნავია, რომ მხოლოდ ერთი ISC არხია ხელმისაწვდომი მონომერში, ხოლო დიმერულ ფორმას აქვს ოთხი ISC არხი, რომელსაც შეუძლია გააძლიეროს ISC გადასვლა.აქედან გამომდინარე, გონივრული იქნება ვივარაუდოთ, რომ რაც უფრო მეტი RuDA მოლეკულები იქნება აგრეგირებული, მით უფრო ხელმისაწვდომი იქნება ISC არხები.ამრიგად, RuDA აგრეგატებს შეუძლიათ შექმნან ორზოლიანი ელექტრონული სტრუქტურები ერთჯერადი და სამეულის მდგომარეობებში, შეამცირონ ენერგიის უფსკრული S1-სა და ხელმისაწვდომ Tn-ს შორის, რითაც გაზრდის ISC-ის ეფექტურობას 1O2-ის წარმოქმნის გასაადვილებლად.
ძირითადი მექანიზმის შემდგომი გასარკვევად, ჩვენ ვასინთეზირეთ არენ-Ru(II) კომპლექსის საცნობარო ნაერთი (RuET) ორი ეთილის ჯგუფის ჩანაცვლებით ორი ტრიფენილამინის ფენილის ჯგუფით RuDA-ში (ნახ. 4A, სრული დახასიათებისთვის, იხილეთ ESI, დამატებითი 15). -21) დონორიდან (დიეთილამინი) მიმღებამდე (TDF), RuET-ს აქვს იგივე ინტრამოლეკულური CT მახასიათებლები, როგორც RuDA.როგორც მოსალოდნელი იყო, RuET-ის შთანთქმის სპექტრმა DMF-ში აჩვენა დაბალი ენერგიის მუხტის გადაცემის ზოლი ძლიერი შთანთქმით ახლო ინფრაწითელ რეგიონში 600-1100 ნმ რეგიონში (ნახ. 4B).გარდა ამისა, RuET აგრეგაცია ასევე დაფიქსირდა წყლის შემცველობის გაზრდით, რაც აისახებოდა შთანთქმის მაქსიმუმის წითელ გადაადგილებაში, რაც შემდგომში დადასტურდა თხევადი AFM ​​გამოსახულების საშუალებით (დამატებითი სურ. 22).შედეგები აჩვენებს, რომ RuET-ს, RuDA-ს მსგავსად, შეუძლია შექმნას ინტრამოლეკულური მდგომარეობები და თვითშეკრება აგრეგირებულ სტრუქტურებად.
RuET-ის ქიმიური სტრუქტურა.B RuET-ის შთანთქმის სპექტრები DMF-ისა და წყლის სხვადასხვა თანაფარდობის ნარევებში.ნაკვეთები C EIS Nyquist RuDA-სა და RuET-ისთვის.808 ნმ ტალღის სიგრძის ლაზერული გამოსხივების ზემოქმედების ქვეშ, RuDA-სა და RuET-ის ფოტოდინების პასუხები.
ABDA-ს ფოტოდეგრადაცია RuET-ის თანდასწრებით შეფასდა ლაზერით დასხივებით 808 ნმ ტალღის სიგრძით.გასაკვირია, რომ ABDA-ს დეგრადაცია არ დაფიქსირებულა წყლის სხვადასხვა ფრაქციაში (დამატებითი სურ. 23).შესაძლო მიზეზი არის ის, რომ RuET არ შეუძლია ეფექტურად შექმნას ზოლიანი ელექტრონული სტრუქტურა, რადგან ეთილის ჯაჭვი არ უწყობს ხელს ეფექტურ ინტერმოლეკულურ მუხტის გადაცემას.ამიტომ, ელექტროქიმიური წინაღობის სპექტროსკოპია (EIS) და გარდამავალი ფოტოდინების გაზომვები ჩატარდა RuDA-სა და RuET-ის ფოტოელექტროქიმიური თვისებების შესადარებლად.Nyquist-ის დიაგრამის მიხედვით (სურათი 4C), RuDA აჩვენებს ბევრად უფრო მცირე რადიუსს, ვიდრე RuET, რაც ნიშნავს, რომ RuDA56-ს აქვს უფრო სწრაფი ინტერმოლეკულური ელექტრონების ტრანსპორტი და უკეთესი გამტარობა.გარდა ამისა, RuDA-ს ფოტო დენის სიმკვრივე გაცილებით მაღალია ვიდრე RuET-ის (ნახ. 4D), რაც ადასტურებს RuDA57-ის დატენვის გადაცემის უკეთეს ეფექტურობას.ამრიგად, მადნის ტრიფენილამინის ფენილი ჯგუფი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მოლეკულური მუხტის გადაცემის უზრუნველყოფაში და ზოლიანი ელექტრონული სტრუქტურის ფორმირებაში.
სიმსივნის აკუმულაციისა და in vivo ბიოთავსებადობის გასაზრდელად, ჩვენ შემდგომში გავაერთიანეთ RuDA F127-ით.RuDA-NP-ების საშუალო ჰიდროდინამიკური დიამეტრი დადგინდა, რომ იყო 123.1 ნმ ვიწრო განაწილებით (PDI = 0.089) სინათლის დინამიური გაფანტვის (DLS) მეთოდის გამოყენებით (სურათი 5A), რომელიც ხელს უწყობს სიმსივნის დაგროვებას გამტარიანობისა და შეკავების გაზრდით.EPR) ეფექტი.TEM-ის სურათებმა აჩვენა, რომ მადნის NP-ებს აქვთ ერთიანი სფერული ფორმა, საშუალო დიამეტრით 86 ნმ.აღსანიშნავია, რომ RuDA-NP-ების შთანთქმის მაქსიმუმი გამოჩნდა 800 ნმ-ზე (დამატებითი სურ. 24), რაც მიუთითებს იმაზე, რომ RuDA-NP-ებმა შეიძლება შეინარჩუნონ თვითაწყობი RuDA-ების ფუნქციები და თვისებები.გამოთვლილი ROS კვანტური გამოსავლიანობა NP Ore-სთვის არის 15.9%, რაც შედარებულია მადნისთან. RuDA NP-ების ფოტოთერმული თვისებები შესწავლილი იქნა ლაზერული გამოსხივების 808 ნმ ტალღის სიგრძით ინფრაწითელი კამერის გამოყენებით.როგორც ნაჩვენებია ნახ.5B,C, საკონტროლო ჯგუფმა (მხოლოდ PBS) განიცადა ტემპერატურის უმნიშვნელო მატება, ხოლო RuDA-NPs ხსნარის ტემპერატურა სწრაფად გაიზარდა ტემპერატურის (ΔT) მატებასთან ერთად 15.5, 26.1 და 43.0°C-მდე.მაღალი კონცენტრაციები იყო 25, 50 და 100 μM, შესაბამისად, რაც მიუთითებს RuDA NP-ების ძლიერ ფოტოთერმულ ეფექტზე.გარდა ამისა, გათბობა/გაგრილების ციკლის გაზომვები იქნა მიღებული RuDA-NP-ის ფოტოთერმული სტაბილურობის შესაფასებლად და ICG-თან შესადარებლად.Ore NP-ების ტემპერატურა არ შემცირებულა ხუთი გათბობა/გაგრილების ციკლის შემდეგ (ნახ. 5D), რაც მიუთითებს მადნის NP-ების შესანიშნავ ფოტოთერმულ სტაბილურობაზე.ამის საპირისპიროდ, ICG ავლენს დაბალ ფოტოთერმულ სტაბილურობას, როგორც ჩანს ფოტოთერმული ტემპერატურის პლატოს აშკარა გაქრობიდან იმავე პირობებში.წინა მეთოდის მიხედვით58, RuDA-NP-ის ფოტოთერმული კონვერტაციის ეფექტურობა (PCE) გამოითვლება როგორც 24.2%, რაც აღემატება არსებულ ფოტოთერმულ მასალებს, როგორიცაა ოქროს ნანოროლები (21.0%) და ოქროს ნანოჭურვები (13.0%)59.ამრიგად, NP Ore-ს აქვს შესანიშნავი ფოტოთერმული თვისებები, რაც მათ პერსპექტიულ PTT აგენტებად აქცევს.
RuDA NP-ების DLS და TEM სურათების ანალიზი (ჩასმული).B RuDA NP-ების სხვადასხვა კონცენტრაციის თერმული გამოსახულებები, რომლებიც ექვემდებარება ლაზერის გამოსხივებას 808 ნმ ტალღის სიგრძეზე (0,5 ვტ სმ-2).C მადნის NP-ების სხვადასხვა კონცენტრაციის ფოტოთერმული კონვერტაციის მრუდები, რომლებიც რაოდენობრივი მონაცემებია.B. D ORE NP და ICG-ის ტემპერატურის მატება გათბობა-გაგრილების 5 ციკლის განმავლობაში.
RuDA NP-ების ფოტოციტოტოქსიკურობა MDA-MB-231 ადამიანის სარძევე ჯირკვლის კიბოს უჯრედების მიმართ შეფასებული იყო in vitro.როგორც ნაჩვენებია ნახ.6A, B, RuDA-NPs და RuDA აჩვენებდნენ უმნიშვნელო ციტოტოქსიურობას დასხივების არარსებობის შემთხვევაში, რაც გულისხმობს RuDA-NP-ების და RuDA-ს დაბალ მუქი ტოქსიკურობას.თუმცა, ლაზერული გამოსხივების ზემოქმედების შემდეგ ტალღის სიგრძეზე 808 ნმ, RuDA და RuDA NP-ებმა აჩვენეს ძლიერი ფოტოციტოტოქსიურობა MDA-MB-231 კიბოს უჯრედების მიმართ IC50 მნიშვნელობებით (ნახევრად მაქსიმალური ინჰიბიტორული კონცენტრაცია) 5.4 და 9.4 μM, შესაბამისად, რაც აჩვენებს. რომ RuDA-NP და RuDA-ს აქვთ კიბოს ფოტოთერაპიის პოტენციალი.გარდა ამისა, RuDA-NP-ისა და RuDA-ს ფოტოციტოტოქსიურობა შემდგომში იქნა გამოკვლეული ვიტამინის C (Vc) თანდასწრებით, ROS-ის გამწმენდი, რათა გაირკვეს ROS-ის როლი სინათლის გამოწვეულ ციტოტოქსიკურობაში.ცხადია, უჯრედების სიცოცხლისუნარიანობა გაიზარდა Vc-ის დამატების შემდეგ და RuDA და RuDA NP-ების IC50 მნიშვნელობები იყო 25.7 და 40.0 μM, შესაბამისად, რაც ადასტურებს ROS-ის მნიშვნელოვან როლს RuDA და RuDA NP-ების ფოტოციტოტოქსიურობაში.RuDA-NP-ების და RuDA-ს სინათლის მიერ გამოწვეული ციტოტოქსიკურობა MDA-MB-231 კიბოს უჯრედებში ცოცხალი/მკვდარი უჯრედების შეღებვით კალცეინის AM-ის (მწვანე ფლუორესცენცია ცოცხალი უჯრედებისთვის) და პროპიდიუმის იოდიდის (PI, წითელი ფლუორესცენცია მკვდარი უჯრედებისთვის) გამოყენებით.დადასტურებული უჯრედებით) ფლუორესცენტური ზონდების სახით.როგორც ნაჩვენებია სურათზე 6C, RuDA-NP ან RuDA-ით დამუშავებული უჯრედები სიცოცხლისუნარიანი რჩებოდა დასხივების გარეშე, რაც დასტურდება ინტენსიური მწვანე ფლუორესცენციით.პირიქით, ლაზერული დასხივების ქვეშ დაფიქსირდა მხოლოდ წითელი ფლუორესცენცია, რაც ადასტურებს RuDA ან RuDA NP-ების ეფექტურ ფოტოციტოტოქსიურობას.აღსანიშნავია, რომ Vc-ის დამატებისას გაჩნდა მწვანე ფლუორესცენცია, რაც მიუთითებს RuDA და RuDA NP-ების ფოტოციტოტოქსიურობის დარღვევაზე.ეს შედეგები შეესაბამება in vitro ფოტოციტოტოქსიურობის ანალიზს.
A RuDA- და B RuDA-NP უჯრედების დოზადამოკიდებული სიცოცხლისუნარიანობა MDA-MB-231 უჯრედებში Vc-ის თანდასწრებით ან არარსებობით (0.5 მმ), შესაბამისად.შეცდომის ზოლები, საშუალო ± სტანდარტული გადახრა (n = 3). დაუწყვილებელი, ორმხრივი t ტესტები *p <0.05, **p <0.01 და ***p <0.001. დაუწყვილებელი, ორმხრივი t ტესტები *p <0.05, **p <0.01 და ***p <0.001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. დაუწყვილებელი ორკუდიანი t-ტესტი *p<0.05, **p<0.01 და ***p<0.001.未配对的双边t 检验*p <0.05、**p <0.01 和***p <0.001.未配对的双边t 检验*p <0.05、**p <0.01 和***p <0.001. Непарные двусторонние t-testы *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. დაუწყვილებელი ორკუდიანი t-ტესტი *p<0.05, **p<0.01 და ***p<0.001.C ცოცხალი/მკვდარი უჯრედების შეღებვის ანალიზი კალცეინის AM და პროპიდიუმის იოდიდის გამოყენებით, როგორც ფლუორესცენტური ზონდები.მასშტაბის ზოლი: 30 μm.ნაჩვენებია სამი ბიოლოგიური გამეორების წარმომადგენლობითი გამოსახულება თითოეული ჯგუფიდან.D ROS წარმოების კონფოკალური ფლუორესცენციული გამოსახულებები MDA-MB-231 უჯრედებში მკურნალობის სხვადასხვა პირობებში.მწვანე DCF ფლუორესცენცია მიუთითებს ROS-ის არსებობაზე.დასხივება ლაზერით 808 ნმ ტალღის სიგრძით 0,5 ვტ/სმ2 სიმძლავრით 10 წუთის განმავლობაში (300 ჯ/სმ2).მასშტაბის ზოლი: 30 μm.ნაჩვენებია სამი ბიოლოგიური გამეორების წარმომადგენლობითი გამოსახულება თითოეული ჯგუფიდან.E ნაკადის ციტომეტრია RuDA-NPs (50 μM) ან RuDA (50 μM) მკურნალობის ანალიზი 808 ნმ ლაზერით (0,5 ვტ სმ-2) ან მის გარეშე Vc (0,5 მმ) 10 წუთის განმავლობაში.ნაჩვენებია სამი ბიოლოგიური გამეორების წარმომადგენლობითი გამოსახულება თითოეული ჯგუფიდან.F Nrf-2, HSP70 და HO-1 MDA-MB-231 უჯრედების დამუშავებული RuDA-NP-ებით (50 μM) 808 ნმ ლაზერული დასხივებით ან მის გარეშე (0.5 W სმ-2, 10 წთ, 300 J სმ-2), უჯრედები გამოხატავენ 2).ნაჩვენებია თითოეული ჯგუფის ორი ბიოლოგიური გამეორების წარმომადგენლობითი გამოსახულებები.
უჯრედშიდა ROS წარმოება MDA-MB-231 უჯრედებში გამოკვლეული იყო 2,7-დიქლოროდიჰიდროფლუორესცეინის დიაცეტატის (DCFH-DA) შეღებვის მეთოდის გამოყენებით.როგორც ნაჩვენებია ნახ.6D, RuDA-NP-ებით ან RuDA-ით დამუშავებული უჯრედები აჩვენებდნენ მკაფიო მწვანე ფლუორესცენციას 808 ნმ ლაზერით დასხივებისას, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ RuDA-NP-ებს და RuDA-ს აქვთ ROS-ის გენერირების ეფექტური უნარი.პირიქით, სინათლის არარსებობის ან Vc-ის არსებობის შემთხვევაში დაფიქსირდა უჯრედების მხოლოდ სუსტი ფლუორესცენტური სიგნალი, რაც მიუთითებდა ROS-ის უმნიშვნელო წარმოქმნაზე.უჯრედშიდა ROS დონე RuDA-NP უჯრედებში და RuDA დამუშავებულ MDA-MB-231 უჯრედებში შემდგომ განისაზღვრა ნაკადის ციტომეტრიით.როგორც ნაჩვენებია დამატებით სურათზე 25, საშუალო ფლუორესცენციის ინტენსივობა (MFI), რომელიც გენერირებულია RuDA-NP-ებით და RuDA-ით 808 ნმ ლაზერული დასხივების ქვეშ, მნიშვნელოვნად გაიზარდა დაახლოებით 5.1 და 4.8-ჯერ, შესაბამისად, საკონტროლო ჯგუფთან შედარებით, რაც ადასტურებს მათ შესანიშნავი AFK წარმოქმნას.ტევადობა.თუმცა, უჯრედშიდა ROS დონეები RuDA-NP ან MDA-MB-231 უჯრედებში, რომლებსაც მკურნალობდნენ RuDA, შედარებადი იყო მხოლოდ კონტროლებთან ლაზერული დასხივების გარეშე ან Vc-ის თანდასწრებით, კონფოკალური ფლუორესცენციის ანალიზის შედეგების მსგავსი.
ნაჩვენებია, რომ მიტოქონდრია რუ(II)-არენის კომპლექსების მთავარი სამიზნეა60.ამიტომ, გამოკვლეული იყო RuDA და RuDA-NP-ების სუბუჯრედული ლოკალიზაცია.როგორც ნაჩვენებია დამატებით სურათზე 26, RuDA და RuDA-NP აჩვენებენ მსგავს უჯრედულ განაწილების პროფილებს მიტოქონდრიებში ყველაზე მაღალი დაგროვებით (62,5 ± 4,3 და 60,4 ± 3,6 ნგ/მგ ცილა, შესაბამისად).თუმცა, Ru-ის მხოლოდ მცირე რაოდენობა იქნა ნაპოვნი Ore-სა და NP Ore-ის ბირთვულ ფრაქციებში (3,5 და 2,1%, შესაბამისად).უჯრედის დარჩენილი ფრაქცია შეიცავდა ნარჩენ რუთენიუმს: 31,7% (30,6 ± 3,4 ნგ/მგ ცილა) RuDA-სთვის და 42,9% (47,2 ± 4,5 ნგ/მგ ცილა) RuDA-NP-ებისთვის.ზოგადად, საბადო და NP Ore ძირითადად გროვდება მიტოქონდრიებში.მიტოქონდრიული დისფუნქციის შესაფასებლად, ჩვენ გამოვიყენეთ JC-1 და MitoSOX Red შეღებვა მიტოქონდრიული მემბრანის პოტენციალის და სუპეროქსიდის წარმოების უნარის შესაფასებლად, შესაბამისად.როგორც ნაჩვენებია დამატებით ნახ. 27-ში, ინტენსიური მწვანე (JC-1) და წითელი (MitoSOX Red) ფლუორესცენცია დაფიქსირდა უჯრედებში, რომლებიც მკურნალობდნენ როგორც RuDA, ასევე RuDA-NP-ებით 808 ნმ ლაზერული დასხივების ქვეშ, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ RuDA და RuDA-NPs ძალიან ფლუორესცენტურია. მას შეუძლია ეფექტურად გამოიწვიოს მიტოქონდრიული მემბრანის დეპოლარიზაცია და სუპეროქსიდის წარმოება.გარდა ამისა, უჯრედების სიკვდილის მექანიზმი განისაზღვრა ანექსინის V-FITC/პროპიდიუმის იოდიდის (PI) ნაკადის ციტომეტრიაზე დაფუძნებული ანალიზის გამოყენებით.როგორც ნაჩვენებია სურათზე 6E, 808 ნმ ლაზერით დასხივებისას, RuDA-მ და RuDA-NP-მა გამოიწვია მნიშვნელოვნად გაზრდილი ადრეული აპოპტოზის მაჩვენებელი (ქვედა მარჯვენა კვადრატი) MDA-MB-231 უჯრედებში PBS ან PBS პლუს ლაზერთან შედარებით.დამუშავებული უჯრედები.თუმცა, როდესაც Vc დაემატა, RuDA-ს და RuDA-NP-ის აპოპტოზის მაჩვენებელი მნიშვნელოვნად შემცირდა 50.9% და 52.0%-დან 15.8% და 17.8%-მდე, შესაბამისად, რაც ადასტურებს ROS-ის მნიშვნელოვან როლს RuDA-სა და RuDA-NP-ის ფოტოციტოტოქსიურობაში..გარდა ამისა, მცირე ნეკროზული უჯრედები დაფიქსირდა ყველა ტესტირებულ ჯგუფში (ზედა მარცხენა კვადრატი), რაც მიუთითებს იმაზე, რომ აპოპტოზი შეიძლება იყოს უჯრედების სიკვდილის უპირატესი ფორმა, რომელიც გამოწვეულია RuDA და RuDA-NP-ებით.
ვინაიდან ოქსიდაციური სტრესის დაზიანება აპოპტოზის მთავარი განმსაზღვრელი ფაქტორია, ბირთვული ფაქტორი, რომელიც დაკავშირებულია ერითროიდ 2-თან, ფაქტორ 2 (Nrf2) 62-თან, ანტიოქსიდანტური სისტემის საკვანძო მარეგულირებელთან, გამოკვლეული იყო RuDA-NPs-ით დამუშავებულ MDA-MB-231-ში.დასხივებით გამოწვეული RuDA NP-ების მოქმედების მექანიზმი.ამავდროულად, ასევე გამოვლინდა ქვედა დინების პროტეინის ჰემე ოქსიგენაზა 1 (HO-1) ექსპრესია.როგორც ნაჩვენებია 6F სურათზე და დამატებით სურათზე 29, RuDA-NP-ის შუამავლობით ფოტოთერაპიამ გაზარდა Nrf2 და HO-1 ექსპრესიის დონეები PBS ჯგუფთან შედარებით, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ RuDA-NP-ებმა შეიძლება გაააქტიურონ ოქსიდაციური სტრესის სასიგნალო გზები.გარდა ამისა, RuDA-NPs63-ის ფოტოთერმული ეფექტის შესასწავლად, ასევე შეფასდა სითბოს შოკის პროტეინის Hsp70 გამოხატულება.ნათელია, რომ RuDA-NPs + 808 ნმ ლაზერული დასხივებით დამუშავებულმა უჯრედებმა აჩვენეს Hsp70-ის გაზრდილი ექსპრესია დანარჩენ ორ ჯგუფთან შედარებით, რაც ასახავს უჯრედულ რეაქციას ჰიპერთერმიაზე.
გასაოცარმა in vitro შედეგებმა გვაიძულებს გამოგვეკვლია RuDA-NP-ის in vivo მოქმედება შიშველ თაგვებში MDA-MB-231 სიმსივნეებით.RuDA NP-ების ქსოვილის განაწილება შესწავლილი იყო რუთენიუმის შემცველობის განსაზღვრით ღვიძლში, გულში, ელენთაში, თირკმელებში, ფილტვებში და სიმსივნეებში.როგორც ნაჩვენებია ნახ.7A, ნორმალურ ორგანოებში მადნის NP-ების მაქსიმალური შემცველობა გამოჩნდა პირველი დაკვირვების დროს (4 სთ), ხოლო მაქსიმალური შემცველობა განისაზღვრა სიმსივნურ ქსოვილებში ინექციიდან 8 საათის შემდეგ, შესაძლოა მადნის NP-ების გამო.LF-ის EPR ეფექტი.განაწილების შედეგების მიხედვით, NP მადნით მკურნალობის ოპტიმალური ხანგრძლივობა მიღებულ იქნა მიღებიდან 8 საათის შემდეგ.სიმსივნის უბნებში RuDA-NP-ების დაგროვების პროცესის საილუსტრაციოდ, RuDA-NP-ების ფოტოაკუსტიკური (PA) თვისებების მონიტორინგი განხორციელდა RuDA-NP-ების PA სიგნალების ჩაწერით ინექციის შემდეგ სხვადასხვა დროს.პირველი, RuDA-NP-ის PA სიგნალი in vivo შეფასდა სიმსივნის ადგილის PA სურათების ჩაწერით RuDA-NP-ის ინტრატუმორული ინექციის შემდეგ.როგორც ნაჩვენებია დამატებით სურათზე 30, RuDA-NP-ები აჩვენებდნენ ძლიერ PA სიგნალს და იყო დადებითი კორელაცია RuDA-NP კონცენტრაციასა და PA სიგნალის ინტენსივობას შორის (დამატებითი სურათი 30A).შემდეგ, სიმსივნის ადგილების in vivo PA გამოსახულებები ჩაწერილი იყო RuDA-სა და RuDA-NP-ის ინტრავენური ინექციის შემდეგ, ინექციის შემდეგ სხვადასხვა დროს.როგორც ნაჩვენებია სურათზე 7B, RuDA-NP-ების PA სიგნალი სიმსივნის ადგილიდან თანდათან იზრდებოდა დროთა განმავლობაში და მიაღწია პლატოს ინექციის შემდეგ 8 საათის შემდეგ, რაც შეესაბამება ICP-MS ანალიზით განსაზღვრულ ქსოვილებში განაწილების შედეგებს.რაც შეეხება RuDA-ს (დამატებითი სურ. 30B), მაქსიმალური PA სიგნალის ინტენსივობა გამოჩნდა ინექციიდან 4 საათის შემდეგ, რაც მიუთითებს RuDA-ს სიმსივნეში შესვლის სწრაფ სიჩქარეზე.გარდა ამისა, გამოკვლეული იყო RuDA-ს და RuDA-NP-ების ექსკრეციული ქცევა შარდში და განავალში რუთენიუმის რაოდენობის განსაზღვრით ICP-MS-ის გამოყენებით.RuDA-ს (დამატებითი სურათი 31) და RuDA-NP-ების (ნახ. 7C) ელიმინაციის ძირითადი გზა არის განავლით და RuDA და RuDA-NP-ების ეფექტური კლირენსი დაფიქსირდა 8-დღიანი კვლევის პერიოდში, რაც ნიშნავს, რომ RuDA და RuDA-NP-ები შეიძლება ეფექტურად გამოიდევნებოდეს ორგანიზმიდან ხანგრძლივი ტოქსიკურობის გარეშე.
ა. RuDA-NP-ის Ex vivo განაწილება თაგვის ქსოვილებში განისაზღვრა Ru შემცველობით (Ru (ID) შეყვანილი დოზის პროცენტი თითო გრამ ქსოვილზე) ინექციის შემდეგ სხვადასხვა დროს.მონაცემები არის საშუალო ± სტანდარტული გადახრა (n = 3). დაუწყვილებელი, ორმხრივი t ტესტები *p <0.05, **p <0.01 და ***p <0.001. დაუწყვილებელი, ორმხრივი t ტესტები *p <0.05, **p <0.01 და ***p <0.001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. დაუწყვილებელი ორკუდიანი t-ტესტი *p<0.05, **p<0.01 და ***p<0.001.未配对的双边t 检验*p <0.05、**p <0.01 和***p <0.001.未配对的双边t 检验*p <0.05、**p <0.01 和***p <0.001. Непарные двусторонние t-testы *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. დაუწყვილებელი ორკუდიანი t-ტესტი *p<0.05, **p<0.01 და ***p<0.001.B PA სურათები in vivo სიმსივნური ადგილების 808 ნმ აგზნებაზე RuDA-NP-ების (10 μmol კგ-1) ინტრავენური შეყვანის შემდეგ სხვადასხვა დროის მომენტში.RuDA NP-ების ინტრავენური შეყვანის შემდეგ (10 მკმოლი კგ-1), C Ru გამოიყოფა თაგვებიდან შარდთან და განავალთან ერთად სხვადასხვა დროის ინტერვალით.მონაცემები არის საშუალო ± სტანდარტული გადახრა (n = 3).
RuDA-NP-ის გაცხელების უნარი in vivo შესწავლილი იყო შიშველ თაგვებში MDA-MB-231 და RuDA სიმსივნეებით შედარებისთვის.როგორც ნაჩვენებია ნახ.8A და დამატებითი სურ. 32, საკონტროლო (ფიზიოლოგიური) ჯგუფმა აჩვენა ნაკლები ტემპერატურის ცვლილება (ΔT ≈ 3 °C) 10 წუთის უწყვეტი ექსპოზიციის შემდეგ.თუმცა, RuDA-NP-ების და RuDA-ს ტემპერატურა სწრაფად გაიზარდა მაქსიმალური ტემპერატურით 55.2 და 49.9 °C შესაბამისად, რაც უზრუნველყოფს საკმარის ჰიპერთერმიას in vivo კიბოს თერაპიისთვის.დაფიქსირდა მაღალი ტემპერატურის მომატება RuDA NP-ებისთვის (ΔT ≈ 24°C) RuDA-სთან შედარებით (ΔT ≈ 19°C) შესაძლოა გამოწვეული იყოს მისი უკეთესი გამტარიანობით და სიმსივნურ ქსოვილებში დაგროვებით EPR ეფექტის გამო.
თაგვების ინფრაწითელი თერმული გამოსახულებები MDA-MB-231 სიმსივნეებით დასხივებული 808 ნმ ლაზერით სხვადასხვა დროს ინექციიდან 8 საათის შემდეგ.ნაჩვენებია თითოეული ჯგუფის ოთხი ბიოლოგიური გამეორების წარმომადგენლობითი გამოსახულებები.B სიმსივნის ფარდობითი მოცულობა და C თაგვების სხვადასხვა ჯგუფის სიმსივნის საშუალო მასა მკურნალობის დროს.D თაგვების სხვადასხვა ჯგუფის სხეულის წონის მრუდები.დასხივება ლაზერით 808 ნმ ტალღის სიგრძით 0,5 ვტ/სმ2 სიმძლავრით 10 წუთის განმავლობაში (300 ჯ/სმ2).შეცდომის ზოლები, საშუალო ± სტანდარტული გადახრა (n = 3). დაუწყვილებელი, ორმხრივი t ტესტები *p <0.05, **p <0.01 და ***p <0.001. დაუწყვილებელი, ორმხრივი t ტესტები *p <0.05, **p <0.01 და ***p <0.001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. დაუწყვილებელი ორკუდიანი t-ტესტი *p<0.05, **p<0.01 და ***p<0.001.未配对的双边t 检验*p <0.05、**p <0.01 和***p <0.001.未配对的双边t 检验*p <0.05、**p <0.01 和***p <0.001. Непарные двусторонние t-testы *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. დაუწყვილებელი ორკუდიანი t-ტესტი *p<0.05, **p<0.01 და ***p<0.001. ძირითადი ორგანოებისა და სიმსივნეების E H&E შეღებვის სურათები სხვადასხვა სამკურნალო ჯგუფებიდან, მათ შორის ფიზიოლოგიური ხსნარი, ფიზიოლოგიური ხსნარი + ლაზერი, RuDA, RuDA + ლაზერი, RuDA-NPs და RuDA-NPs + ლაზერული ჯგუფები. ძირითადი ორგანოებისა და სიმსივნეების E H&E შეღებვის სურათები სხვადასხვა სამკურნალო ჯგუფებიდან, მათ შორის ფიზიოლოგიური ხსნარი, ფიზიოლოგიური ხსნარი + ლაზერი, RuDA, RuDA + ლაზერი, RuDA-NPs და RuDA-NPs + ლაზერული ჯგუფები. E H&E ოკრაშივანია E H&E ცალსახა ჯგუფში ლეჩენია, ჩართულია ჯგუფის ფიზიოლოგიური დაშლა, ფიზიკური დაშლა + ლაზერი, RuDA, RuDA + ლაზერი, RuDA-NPs + RuDAN. ძირითადი ორგანოებისა და სიმსივნეების E H&E შეღებვის სურათები სხვადასხვა სამკურნალო ჯგუფიდან, მათ შორის ფიზიოლოგიური, ფიზიოლოგიური + ლაზერი, RuDA, RuDA + ლაზერი, RuDA-NPs და RuDA-NPs + ლაზერული ჯგუფები..来自不同治疗组的主要器官和肿瘤的E H&E E H&E ცალსახა ჯგუფში შემავალი ფენომენი, შემაერთებელი სხეულების ხსნარი, физиолошки განთავისუფლება + ლაზერი, RuDA, RuDA + ლაზერი, RuDA-NPs და RuDA-NPs + ლაზერი. ძირითადი ორგანოების და სიმსივნეების E H&E შეღებვა სხვადასხვა სამკურნალო ჯგუფებიდან, მათ შორის ფიზიოლოგიური ხსნარი, ფიზიოლოგიური + ლაზერი, RuDA, RuDA + ლაზერი, RuDA-NPs და RuDA-NPs + ლაზერი.მასშტაბის ზოლი: 60 μm.
შეფასდა in vivo ფოტოთერაპიის ეფექტი RuDA და RuDA NP-ებით, რომელშიც შიშველი თაგვები MDA-MB-231 სიმსივნეებით ინტრავენურად შეიყვანეს RuDA ან RuDA NP-ებით 10.0 მკმოლ კგ-1 ერთჯერადი დოზით კუდის ვენის მეშვეობით, შემდეგ კი 8. ინექციის შემდეგ საათის შემდეგ.ლაზერული დასხივება ტალღის სიგრძით 808 ნმ.როგორც ნაჩვენებია სურათზე 8B, სიმსივნის მოცულობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა ფიზიოლოგიურ და ლაზერულ ჯგუფებში, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ მარილიანი ან ლაზერული 808 დასხივება მცირე გავლენას ახდენდა სიმსივნის ზრდაზე.როგორც ფიზიოლოგიური ხსნარის ჯგუფში, სიმსივნის სწრაფი ზრდა ასევე დაფიქსირდა თაგვებში, რომლებიც მკურნალობდნენ RuDA-NP-ებით ან RuDA-ით ლაზერული დასხივების არარსებობის შემთხვევაში, რაც აჩვენებს მათ დაბალ მუქი ტოქსიკურობას.ამის საპირისპიროდ, ლაზერული დასხივების შემდეგ, RuDA-NP და RuDA მკურნალობამ გამოიწვია სიმსივნის მნიშვნელოვანი რეგრესია სიმსივნის მოცულობის შემცირებით 95.2% და 84.3% შესაბამისად, მარილით დამუშავებულ ჯგუფთან შედარებით, რაც მიუთითებს შესანიშნავ სინერგიულ PDT-ზე., შუამავალი RuDA/CHTV ეფექტით.- NP ან Ore RuDA-სთან შედარებით, RuDA NP-ებმა აჩვენეს უკეთესი ფოტოთერაპიული ეფექტი, რაც ძირითადად განპირობებული იყო RuDA NP-ების EPR ეფექტით.სიმსივნის ზრდის დათრგუნვის შედეგები შემდგომ შეფასდა სიმსივნის მასით ამოკვეთილი მკურნალობის მე-15 დღეს (ნახ. 8C და დამატებითი სურ. 33).სიმსივნის საშუალო მასა RuDA-NP მკურნალობით და RuDA მკურნალობით თაგვებში იყო 0,08 და 0,27 გ, შესაბამისად, რაც გაცილებით მსუბუქი იყო, ვიდრე საკონტროლო ჯგუფში (1,43 გ).
გარდა ამისა, თაგვების სხეულის წონა აღირიცხებოდა ყოველ სამ დღეში RuDA-NP-ების ან RuDA-ს ბნელი ტოქსიკურობის შესასწავლად in vivo.როგორც ნაჩვენებია სურათზე 8D, არ შეინიშნებოდა მნიშვნელოვანი განსხვავებები სხეულის წონაში მკურნალობის ყველა ჯგუფისთვის. გარდა ამისა, განხორციელდა ძირითადი ორგანოების (გული, ღვიძლი, ელენთა, ფილტვები და თირკმელები) ჰემატოქსილინით და ეოზინით (H&E) შეღებვა სხვადასხვა სამკურნალო ჯგუფიდან. გარდა ამისა, განხორციელდა ძირითადი ორგანოების (გული, ღვიძლი, ელენთა, ფილტვები და თირკმელები) ჰემატოქსილინით და ეოზინით (H&E) შეღებვა სხვადასხვა სამკურნალო ჯგუფიდან. Кроме того, было проведено окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) основных органов (сердца, печени, селезенки, легких и почек) из разных групп лечения. გარდა ამისა, განხორციელდა ძირითადი ორგანოების (გული, ღვიძლი, ელენთა, ფილტვები და თირკმლები) შეღებვა ჰემატოქსილინით და ეოზინით (H&E) სხვადასხვა სამკურნალო ჯგუფიდან.此外，对不同治疗组的主要器官（心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏）进行官 (H&E) Кроме того, проводили окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) основных органов (сердца, печени, селезенки, легких и почек) в различных группах лечения. გარდა ამისა, ჰემატოქსილინით და ეოზინით (H&E) ძირითადი ორგანოების (გული, ღვიძლი, ელენთა, ფილტვები და თირკმელები) შეღებვა განხორციელდა სხვადასხვა სამკურნალო ჯგუფში.როგორც ნაჩვენებია ნახ.8E, RuDA-NPs და RuDA ჯგუფების ხუთი ძირითადი ორგანოს H&E შეღებვის გამოსახულებები არ აჩვენებს აშკარა ანომალიებს ან ორგანოს დაზიანებას. 8E, RuDA-NPs და RuDA ჯგუფების ხუთი ძირითადი ორგანოს H&E შეღებვის გამოსახულებები არ აჩვენებს აშკარა ანომალიებს ან ორგანოს დაზიანებას.როგორც ნაჩვენებია ნახ.8E, изображения окрашивания H&E пяти основных органов од ჯგუფპ RuDA-NPs და RuDA არ დემონსტრირებენ явных аномалий или повреждений органи. 8E, H&E შეღებვის სურათები RuDA-NPs და RuDA ჯგუფებიდან ხუთი ძირითადი ორგანოს არ აჩვენებს აშკარა ორგანოების ანომალიებს ან დაზიანებებს.如图8E 所示，来自RuDA-NPs 和RuDA 组的五个主要器官的H&E 染色图像没有显瘎开如图8E 所示，来自RuDA-NPs 和RuDA 组的五个主要器官的H&E Как показано на рисунке 8E, изображения окрашивания H&E пяти основных органов из групп RuDA-NPs და RuDA не показали явных аномалий или повреждения органов. როგორც ნაჩვენებია სურათზე 8E, H&E შეღებვის სურათები RuDA-NPs და RuDA ჯგუფებიდან არ აჩვენებდა აშკარა ანომალიებს ან ორგანოს დაზიანებას.ამ შედეგებმა აჩვენა, რომ არც RuDA-NP და არც RuDA არ აჩვენებდნენ ტოქსიკურობის ნიშნებს in vivo. უფრო მეტიც, სიმსივნეების H&E შეღებვის სურათებმა აჩვენა, რომ RuDA + Laser და RuDA-NPs + Laser ჯგუფმა შეიძლება გამოიწვიოს კიბოს უჯრედების მძიმე დესტრუქცია, რაც აჩვენებს RuDA და RuDA-NP-ების შესანიშნავი in vivo ფოტოთერაპიულ ეფექტურობას. უფრო მეტიც, სიმსივნეების H&E შეღებვის სურათებმა აჩვენა, რომ RuDA + Laser და RuDA-NPs + Laser ჯგუფმა შეიძლება გამოიწვიოს კიბოს უჯრედების მძიმე დესტრუქცია, რაც აჩვენებს RuDA და RuDA-NP-ების შესანიშნავი in vivo ფოტოთერაპიულ ეფექტურობას.გარდა ამისა, ჰემატოქსილინ-ეოზინით შეღებილმა სიმსივნის სურათებმა აჩვენა, რომ RuDA+Laser და RuDA-NPs+Laser ჯგუფს შეუძლია გამოიწვიოს კიბოს უჯრედების მძიმე განადგურება, რაც აჩვენებს RuDA და RuDA-NPs-ის უმაღლესი ფოტოთერაპიული ეფექტურობას in vivo... ....გარდა ამისა, ჰემატოქსილინითა და ეოზინით შეღებილი სიმსივნის სურათებმა აჩვენა, რომ RuDA+Laser და RuDA-NPs+Laser ჯგუფები იწვევდნენ კიბოს უჯრედების ძლიერ განადგურებას, რაც აჩვენებს RuDA და RuDA-NPs-ის უმაღლესი ფოტოთერაპიულ ეფექტურობას in vivo.
დასასრულს, Ru(II)-არენის (RuDA) ორგანული მეტალის კომპლექსი DA ტიპის ლიგანდებთან ერთად შეიქმნა ISC პროცესის გასაადვილებლად აგრეგაციის მეთოდის გამოყენებით.სინთეზირებულ RuDA-ს შეუძლია დამოუკიდებლად აწყობა არაკოვალენტური ურთიერთქმედების გზით, რათა შექმნას RuDA-დან მიღებული სუპრამოლეკულური სისტემები, რითაც ხელს უწყობს 1O2-ის ფორმირებას და ეფექტურ ფოტოთერმულ კონვერტაციას სინათლის გამოწვეულ კიბოს თერაპიაში.აღსანიშნავია, რომ მონომერული RuDA არ წარმოქმნიდა 1O2-ს ლაზერული დასხივების ქვეშ 808 ნმ, მაგრამ შეეძლო დიდი რაოდენობით 1O2 წარმოქმნას აგრეგირებულ მდგომარეობაში, რაც ადასტურებს ჩვენი დიზაინის რაციონალურობასა და ეფექტურობას.შემდგომმა კვლევებმა აჩვენა, რომ სუპრამოლეკულური ასამბლეა ანიჭებს RuDA-ს გაუმჯობესებული ფოტოფიზიკური და ფოტოქიმიური თვისებებით, როგორიცაა წითელი გადაადგილების შთანთქმა და ფოტოგათეთრების წინააღმდეგობა, რაც ძალიან სასურველია PDT და PTT დამუშავებისთვის.როგორც in vitro, ასევე in vivo ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ RuDA NP-ები კარგი ბიოთავსებადობითა და სიმსივნეში კარგი დაგროვებით ავლენენ ბრწყინვალე სინათლის გამოწვეულ ანტისიმსივნურ აქტივობას ლაზერული დასხივებისას 808 ნმ ტალღის სიგრძეზე.ამრიგად, RuDA NP-ები, როგორც ეფექტური ბიმოდალური სუპრამოლეკულური PDT/PTW რეაგენტები, გაამდიდრებენ ფოტოსენსიბილიზატორების კომპლექტს, რომლებიც გააქტიურებულია 800 ნმ ტალღის სიგრძეზე.სუპრამოლეკულური სისტემის კონცეპტუალური დიზაინი უზრუნველყოფს ეფექტურ გზას NIR-გააქტიურებული ფოტოსენსიბილიზატორებისთვის, შესანიშნავი ფოტომგრძნობიარე ეფექტით.
ყველა ქიმიკატი და გამხსნელი მიღებული იყო კომერციული მომწოდებლებისგან და გამოიყენებოდა შემდგომი გაწმენდის გარეშე.RuCl3 შეძენილი იქნა Boren Precious Metals Co., Ltd.-დან (კუნმინგი, ჩინეთი).[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (ფენდიო = 1,10-ფენანთროლინ-5,6-დიონი) და 4,7-bis[4-(N,N-დიფენილამინო)ფენილ]-5 ,6-დიამინო-2,1,3-ბენზოთიადიაზოლი სინთეზირებული იყო წინა კვლევების მიხედვით64,65.NMR სპექტრები დაფიქსირდა Bruker Avance III-HD 600 MHz სპექტრომეტრზე სამხრეთ-აღმოსავლეთ უნივერსიტეტის ანალიტიკურ სატესტო ცენტრში d6-DMSO ან CDCl3 გამხსნელის გამოყენებით.ქიმიური ძვრები δ მოცემულია ppm-ში.ტეტრამეთილსილანთან მიმართებაში და ურთიერთქმედების მუდმივები J მოცემულია აბსოლუტური მნიშვნელობებით ჰერცში.მაღალი გარჩევადობის მასის სპექტრომეტრია (HRMS) ჩატარდა Agilent 6224 ESI/TOF MS ინსტრუმენტზე.C, H და N-ის ელემენტარული ანალიზი ჩატარდა Vario MICROCHNOS ელემენტარულ ანალიზატორზე (Elementar).ულტრაიისფერი ხილული სპექტრები გაზომეს Shimadzu UV3600 სპექტროფოტომეტრზე.ფლუორესცენციის სპექტრები დაფიქსირდა Shimadzu RF-6000 სპექტროფლუორიმეტრზე.EPR სპექტრები დაფიქსირდა Bruker EMXmicro-6/1 ინსტრუმენტზე.მომზადებული ნიმუშების მორფოლოგია და სტრუქტურა შესწავლილი იქნა FEI Tecnai G20 (TEM) და Bruker Icon (AFM) ინსტრუმენტებზე, რომლებიც მუშაობენ 200 კვ ძაბვაზე.სინათლის დინამიური გაფანტვა (DLS) განხორციელდა Nanobrook Omni ანალიზატორზე (Brookhaven).ფოტოელექტროქიმიური თვისებები გაზომილი იყო ელექტროქიმიურ მოწყობილობებზე (CHI-660, ჩინეთი).ფოტოაკუსტიკური სურათები მიღებულ იქნა FUJIFILM VisualSonics Vevo® LAZR სისტემის გამოყენებით.კონფოკალური სურათები მიიღეს Olympus FV3000 კონფოკალური მიკროსკოპის გამოყენებით.FACS ანალიზი ჩატარდა BD Calibur ნაკადის ციტომეტრზე.მაღალი ხარისხის თხევადი ქრომატოგრაფიის (HPLC) ექსპერიმენტები ჩატარდა Waters Alliance e2695 სისტემაზე 2489 UV/Vis დეტექტორის გამოყენებით.გელის გამტარიანობის ქრომატოგრაფიის (GPC) ტესტები ჩაწერილი იყო Thermo ULTIMATE 3000 ინსტრუმენტზე ERC RefratoMax520 რეფრაქციული ინდექსის დეტექტორის გამოყენებით.
[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (ფენდიო = 1,10-ფენანთროლინ-5,6-დიონი)64 (481.0 მგ, 1.0 მმოლი), 4,7-bis[4 -(N, N-დიფენილამინო)ფენილ]-5,6-დიამინო-2,1,3-ბენზოთიადიაზოლი 65 (652.0 მგ, 1.0 მმოლი) და გამყინვარების ძმარმჟავა (30 მლ) ურევენ რეფლუქს მაცივარში 12 საათის განმავლობაში.შემდეგ გამხსნელი ამოღებულ იქნა ვაკუოში მბრუნავი აორთქლების გამოყენებით.შედეგად მიღებული ნარჩენი გაიწმინდა ფლეშ სვეტის ქრომატოგრაფიით (სილიკა გელი, CH2Cl2:MeOH=20:1) RuDA-ს მისაღებად მწვანე ფხვნილის სახით (გამოსავალი: 877.5 მგ, 80%).ანუსის.გამოთვლილია C64H48Cl2N8RuS-ისთვის: C 67.84, H 4.27, N 9.89.ნაპოვნია: C 67.92, H 4.26, N 9.82.1H NMR (600 MHz, d6-DMSO) δ 10.04 (s, 2H), 8.98 (s, 2H), 8.15 (s, 2H), 7.79 (s, 4H), 7.44 (s, 8H), 7.21 (d, J = 31.2 ჰც, 16H), 6.47 (s, 2H), 6.24 (s, 2H), 2.69 (s, 1H), 2.25 (s, 3H), 0.99 (s, 6H).13C NMR (150 MHz, D6-DMSO), Δ (PPM) 158.03, 152.81, 149.31, 147.98, 147.16, 139.98, 136.21, 135.57, 134.68, 130.34, 130.02, 128.68, 128. , 103. , 86.52, 84.75, 63.29, 30.90, 22.29, 18.83.ESI-MS: მ/ზ [M-Cl]+ = 1097.25.
4,7-ბის[4-(N,N-დიეთილამინო)ფენილ-5,6-დიამინო-2,1,3-ბენზოთიადიაზოლის (L2) სინთეზი: L2 სინთეზირებული იყო ორ ეტაპად.Pd(PPh3)4 (46 მგ, 0.040 მმოლი) დაემატა N,N-დიეთილ-4-(ტრიბუტილსტანილ)ანილინს (1.05 გ, 2.4 მმოლი) და 4,7-დიბრომო-5,6-დინიტრო ხსნარს - 2, 1,3-ბენზოთიადიაზოლი (0,38 გ, 1,0 მმოლი) მშრალ ტოლუოლში (100 მლ).ნარევს ურევენ 100°C-ზე 24 საათის განმავლობაში.ტოლუოლის ვაკუოში ამოღების შემდეგ, მიღებული მყარი გარეცხეს ნავთობის ეთერით.შემდეგ ამ ნაერთის (234,0 მგ, 0,45 მმოლი) და რკინის ფხვნილის (0,30 გ, 5,4 მმოლ) ნარევი ძმარმჟავაში (20 მლ) ურევენ 80°C-ზე 4 საათის განმავლობაში.სარეაქციო ნარევს ასხამენ წყალში და მიღებული ყავისფერი მყარი აგროვებენ ფილტრაციით.პროდუქტი ორჯერ გაიწმინდა ვაკუუმ სუბლიმაციით, რათა მიეღო მწვანე მყარი (126.2 მგ, 57% გამოსავლიანობა).ანუსის.გამოითვლება C26H32N6S: C 67.79, H 7.00, N 18.24.ნაპოვნია: C 67.84, H 6.95, H 18.16.1H NMR (600 MHz, CDCl3), δ (ppm) 7.42 (d, 4H), 6.84 (d, 4H), 4.09 (s, 4H), 3.42 (d, 8H), 1.22 (s, 12H).13С NMR (150 MHz, CDCl3), δ (ppm) 151.77, 147.39, 138.07, 131.20, 121.09, 113.84, 111.90, 44.34, 12.77.ESI-MS: მ/ზ [M+H]+ = 461.24.
ნაერთები მომზადდა და გაიწმინდა RuDA-ს მსგავსი პროცედურების შემდეგ.ანუსის.გამოთვლილია C48H48Cl2N8RuS: C 61.27, H 5.14, N 11.91.ნაპოვნია: C, 61.32, H, 5.12, N, 11.81, 1H NMR (600 MHz, d6-DMSO), δ (ppm) 10.19 (s, 2H), 9.28 (s, 2H), 8.09 (s, 2H), 7.95 (s, 4H), 6.93 (s, 4H), 6.48 (d, 2H), 6.34 (s, 2H), 3.54 (t, 8H), 2.80 (m, 1H), 2.33 (s, 3H), 1.31 (t, 12H), 1.07 (s, 6H).13C NMR (151 MHz, CDCL3), Δ (PPM) 158.20, 153.36, 148.82, 148.14, 138.59, 136.79, 135.75, 134.71, 130.44, 128.87, 128.35, 121.70, 111.84, 110., 38.06, 31.22, 29.69, 22.29, 19.19, 14.98, 12.93.ESI-MS: მ/ზ [M-Cl]+ = 905.24.
RuDA იხსნება MeOH/H2O-ში (5/95, ვ/ვ) 10 μM კონცენტრაციით.RuDA-ს შთანთქმის სპექტრი იზომებოდა ყოველ 5 წუთში Shimadzu UV-3600 სპექტროფოტომეტრზე ლაზერული სინათლის დასხივების ქვეშ 808 ნმ ტალღის სიგრძით (0,5 ვტ/სმ2).ICG სპექტრები ჩაწერილი იყო იმავე პირობებში, როგორც სტანდარტი.
EPR სპექტრები დაფიქსირდა Bruker EMXmicro-6/1 სპექტრომეტრზე მიკროტალღური სიმძლავრით 20 მვტ, სკანირების დიაპაზონი 100 გ და ველის მოდულაცია 1 გ. 2,2,6,6-ტეტრამეთილ-4-პიპერიდონი. (TEMP) და 5,5-დიმეთილ-1-პიროლინის N-ოქსიდი (DMPO) გამოყენებული იყო როგორც სპინ-ხაფანგი.ელექტრონის სპინის რეზონანსული სპექტრები დაფიქსირდა RuDA (50 μM) და TEMF (20 მმ) ან DMPO (20 მმ) შერეული ხსნარებისთვის ლაზერული გამოსხივების 808 ნმ ტალღის სიგრძით (0,5 ვტ/სმ2).
DFT და TD-DFT გამოთვლები RuDA-სთვის განხორციელდა PBE1PBE/6–31 G*//LanL2DZ დონეებზე წყალხსნარში გაუსიანი პროგრამის 1666,67,68 გამოყენებით.HOMO-LUMO, ხვრელების და ელექტრონების განაწილება დაბალი ენერგიით ცალმხრივი აღგზნებული მდგომარეობის RuDA-ზე იყო გამოსახული GaussView პროგრამის გამოყენებით (ვერსია 5.0).
ჩვენ პირველად შევეცადეთ გავზომოთ 1O2 RuDA-ს გენერირების ეფექტურობა ჩვეულებრივი UV-ხილული სპექტროსკოპიის გამოყენებით ICG (ΦΔ = 0.002), როგორც სტანდარტი, მაგრამ ICG-ის ფოტოდეგრადაციამ ძლიერ იმოქმედა შედეგებზე.ამრიგად, 1O2 RuDA-ს კვანტური გამოსავლიანობა გაზომილი იყო ABDA ფლუორესცენციის ინტენსივობის ცვლილების გამოვლენით დაახლოებით 428 ნმ-ზე ლაზერით დასხივებისას 808 ნმ ტალღის სიგრძით (0,5 ვტ/სმ2).ექსპერიმენტები ჩატარდა RuDA და RuDA NP-ებზე (20 μM) წყალში/DMF (98/2, ვ/ვ) შემცველი ABDA (50 μM).1O2-ის კვანტური გამოსავალი გამოითვალა შემდეგი ფორმულის გამოყენებით: ΦΔ (PS) = ΦΔ (ICG) × (rFS/APS)/(rICG/AICG).rPS და rICG არის ABDA-ს რეაქციის სიჩქარე 1O2-თან, რომელიც მიღებულია ფოტომგრძნობიარე და ICG, შესაბამისად.APS და AICG არის ფოტომგრძნობიარე და ICG შთანთქმა 808 ნმ, შესაბამისად.
AFM გაზომვები ჩატარდა თხევად პირობებში სკანირების რეჟიმის გამოყენებით Bruker Dimension Icon AFM სისტემაზე.თხევადი უჯრედებით ღია სტრუქტურის გამოყენებით, უჯრედები ორჯერ გარეცხეს ეთანოლით და გააშრეს აზოტის ნაკადით.ჩადეთ გამხმარი უჯრედები მიკროსკოპის ოპტიკურ თავში.დაუყონებლივ ჩაყარეთ ნიმუშის წვეთი სითხის აუზში და მოათავსეთ კონსოლზე სტერილური ერთჯერადი პლასტმასის შპრიცის და სტერილური ნემსის გამოყენებით.კიდევ ერთი წვეთი მოთავსებულია პირდაპირ ნიმუშზე და როდესაც ოპტიკური თავი დაბლა წევს, ეს ორი წვეთი ერწყმის და ქმნის მენისკუს სინჯსა და სითხის რეზერვუარს შორის.AFM გაზომვები განხორციელდა SCANASYST-FLUID V- ფორმის ნიტრიდის კონსოლის გამოყენებით (Bruker, სიმტკიცე k = 0.7 N m-1, f0 = 120-180 kHz).
HPLC ქრომატოგრამები მიღებულ იქნა Waters e2695 სისტემაზე, რომელიც აღჭურვილი იყო ფენიქსის C18 სვეტით (250×4,6 მმ, 5 მკმ) 2489 UV/Vis დეტექტორის გამოყენებით.დეტექტორის ტალღის სიგრძეა 650 ნმ.მობილური ფაზები A და B იყო წყალი და მეთანოლი, შესაბამისად, და მობილური ფაზის ნაკადის სიჩქარე იყო 1.0 მლ·წთ-1.გრადიენტი (გამხსნელი B) იყო შემდეგი: 100% 0-დან 4 წუთამდე, 100% 50% 5-დან 30 წუთამდე და გადატვირთვის 100% 31-დან 40 წუთამდე.მადანი იხსნება მეთანოლისა და წყლის შერეულ ხსნარში (50/50, მოცულობით) 50 μM კონცენტრაციით.ინექციის მოცულობა იყო 20 μl.
GPC ანალიზები ჩაწერილი იყო Thermo ULTIMATE 3000 ინსტრუმენტზე, რომელიც აღჭურვილი იყო ორი PL aquagel-OH MIXED-H სვეტით (2×300×7.5 მმ, 8 μm) და ERC RefratoMax520 რეფრაქციული ინდექსის დეტექტორით.GPC სვეტი გამოირეცხა წყლით 1 მლ/წთ სიჩქარით 30°C-ზე.საბადო NP-ები იხსნება PBS ხსნარში (pH = 7.4, 50 μM), ინექციის მოცულობა იყო 20 μL.
ფოტოდინება გაზომილი იყო ელექტროქიმიურ მოწყობილობებზე (CHI-660B, ჩინეთი).ოპტოელექტრონული პასუხები ლაზერის ჩართვისა და გამორთვისას (808 ნმ, 0,5 ვტ/სმ2) გაზომილი იყო 0,5 ვ ძაბვით, შესაბამისად, შავ ყუთში.სტანდარტული სამი ელექტროდის უჯრედი გამოიყენებოდა L- ფორმის შუშის ნახშირბადის ელექტროდთან (GCE), როგორც სამუშაო ელექტროდთან, სტანდარტული კალომელის ელექტროდთან (SCE) როგორც საცნობარო ელექტროდთან და პლატინის დისკთან, როგორც მრიცხველ ელექტროდთან.ელექტროლიტად გამოყენებული იქნა 0,1 M Na2SO4 ხსნარი.
ადამიანის ძუძუს კიბოს უჯრედული ხაზი MDA-MB-231 შეძენილია KeyGEN Biotec Co., LTD-დან (ნანჯინგი, ჩინეთი, კატალოგის ნომერი: KG033).უჯრედები გაიზარდა მონოშრებით Dulbecco's Modified Eagle's Medium-ში (DMEM, მაღალი გლუკოზა), რომელსაც დაემატა 10% ნაყოფის მსხვილფეხა რქოსანი შრატი (FBS), პენიცილინი (100 μg/ml) და სტრეპტომიცინი (100 μg/ml).ყველა უჯრედი კულტივირებული იყო 37°C ტემპერატურაზე ნოტიო ატმოსფეროში, რომელიც შეიცავს 5% CO2-ს.
MTT ანალიზი გამოიყენებოდა RuDA-სა და RuDA-NP-ების ციტოტოქსიკურობის დასადგენად სინათლის დასხივების თანდასწრებითა და არარსებობით, Vc-ით ან მის გარეშე (0.5 მმ).MDA-MB-231 კიბოს უჯრედები გაიზარდა 96 ჭაბურღილის ფირფიტებში უჯრედის სიმკვრივით დაახლოებით 1 x 105 უჯრედი/მლ/ჭაში და ინკუბირებული იყო 12 საათის განმავლობაში 37.0°C ტემპერატურაზე 5% CO2 და 95% ჰაერის ატმოსფეროში.წყალში გახსნილი RuDA და RuDA NP-ები დაემატა უჯრედებს.ინკუბაციიდან 12 საათის შემდეგ, უჯრედები ექვემდებარებოდნენ 0,5 ვტ სმ-2 ლაზერულ გამოსხივებას 808 ნმ ტალღის სიგრძეზე 10 წუთის განმავლობაში (300 ჯ სმ-2) და შემდეგ ინკუბირებული იყო სიბნელეში 24 საათის განმავლობაში.შემდეგ უჯრედები ინკუბირებული იყო MTT-ით (5 მგ/მლ) კიდევ 5 საათის განმავლობაში.და ბოლოს, შეცვალეთ გარემო DMSO-ზე (200 μl), რათა დაიშალოს მიღებული მეწამული ფორმაზანის კრისტალები.OD-ის მნიშვნელობები გაზომილი იყო მიკროპლატის წამკითხველის გამოყენებით ტალღის სიგრძით 570/630 ნმ.IC50 მნიშვნელობა თითოეული ნიმუშისთვის გამოითვლებოდა SPSS პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით დოზა-პასუხის მრუდებით, მიღებული მინიმუმ სამი დამოუკიდებელი ექსპერიმენტიდან.
MDA-MB-231 უჯრედები დამუშავდა RuDA და RuDA-NP 50 μM კონცენტრაციით.ინკუბაციიდან 12 საათის შემდეგ, უჯრედები დასხივებული იქნა ლაზერით 808 ნმ ტალღის სიგრძით და 0,5 ვტ/სმ2 სიმძლავრით 10 წუთის განმავლობაში (300 ჯ/სმ2).ვიტამინი C (Vc) ჯგუფში, უჯრედები დამუშავდა 0,5 მმ Vc-ით ლაზერული დასხივებამდე.შემდეგ უჯრედები ინკუბირებული იყო სიბნელეში დამატებითი 24 საათის განმავლობაში, შემდეგ შეღებილი იქნა კალცეინ AM და პროპიდიუმის იოდიდით (20 μg/ml, 5 μl) 30 წუთის განმავლობაში, შემდეგ გარეცხილი PBS-ით (10 μl, pH 7.4).შეღებილი უჯრედების სურათები.