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Radio- and Photosensitizing Os(II)-Based Nanocage for Combined Radio-/Chemo-/X-ray-Induced Photodynamic Therapies, NIR Imaging, and Drug Delivery

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作者
Yaping Wang,Xiaohui Duan,Yueting Huang,Ya‐Jun Hou,Wu Kai,Fang Zhang,Mei Pan,Jun Shen,Cheng‐Yong Su
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (37): 43479-43491 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acsami.3c08503
摘要

Integration of clinical imaging and collaborative multimodal therapies into a single nanomaterial for multipurpose diagnosis and treatment is of great interest to theranostic nanomedicine. Here, we report a rational design of a discrete Os-based metal–organic nanocage Pd6(OsL3)828+ (MOC-43) as a versatile theranostic nanoplatform to meet the following demands simultaneously: (1) synergistic treatments of radio-, chemo-, and X-ray-induced photodynamic therapies (X-PDT) for breast cancer, (2) NIR imaging for cancer cell tracking and tumor-targeting, and (3) anticancer drug transport through a host–guest strategy. The nanoscale MOC-43 incorporates high-Z Os-element to interact with X-ray irradiation for dual radiosensitization and photosensitization, showing efficient energy transfer to endogenous oxygen in cancer cells to enhance X-PDT efficacy. It also features intrinsic NIR emission originating from metal-to-ligand charge transfer (MLCT) as an excellent imaging probe. Meanwhile, its 12 pockets can capture and concentrate low-water-soluble molecules for anticancer drug delivery. These multifunctions are implemented and demonstrated by micellization of coumarin-loaded cages with DSPE-PEG2000 into coumarin ⊂ MOC-43 nanoparticles (CMNPs) for efficient subcellular endocytosis and uptake. The cancer treatments in vitro/in vivo show promising antitumor performance, providing a conceptual protocol to combine cage-cargo drug transport with diagnosis and treatment for collaborative cancer theranostics by virtue of multifunction synergism on a single-nanomaterial platform.
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