An Activatable Theranostic Nanoprobe for Dual-Modal Imaging-Guided Photodynamic Therapy with Self-Reporting of Sensitizer Activation and Therapeutic Effect

癌症研究 声动力疗法 药物输送 荧光寿命成像显微镜 光热治疗 材料科学 单线态氧 体内 纳米载体 纳米技术 医学 分子成像
作者
Zhongtao Zhang,Ruyi Wang,Renjie Luo,Jiaxin Zhu,Xiaoxian Huang,Wenyuan Liu,Fulei Liu,Feng Feng,Wei Qu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:15 (3): 5366-5383 被引量:54
标识
DOI:10.1021/acsnano.0c10916
摘要

Intelligent systems that offer traceable cancer therapy are highly desirable for precision medicine. Although photodynamic therapy (PDT) has been approved in the clinic for decades, determining where the tumor is, when to irradiate, and how long to expose to light still confuse the clinicians. Patients are always suffering from the phototoxicity of the photosensitizer in nonmalignant tissues. Herein, an activatable theranostic agent, ZnPc@TPCB nanoparticles (NPs), is prepared by doping a photosensitizer, ZnPc, with an aggregation-induced emission probe, TPCB. The assembled or disassembled ZnPc@TPCB NPs in various phases have behaved differently in fluorescence intensity, photoacoustic (PA) signals, and PDT efficiency. The intact nanoparticles are non-emissive in aqueous media while showing strong PA signals and low PDT efficiency, which can eliminate the phototoxicity and self-monitor their distribution and image the tumors’ location. Disassembling of the NPs leads to the release of ZnPc and its red fluorescence turn-on to self-report the photosensitizer’s activation. Upon light irradiation, the reactive oxygen species (ROS) generated by ZnPc can induce cell apoptosis and activate the ROS sensor, TPCB, which will yield intense orange-red fluorescence and instantly predict the therapeutic effect. Moreover, enhanced PDT efficacy is achieved via the GSH-depleting adjuvant quinone methide produced by the activated TPCB. The well-designed ZnPc@TPCB NPs have shown promising potential for finely controlled PDT with good biosafety and broad application prospects in individual therapy, which may inspire the development of precision medicine.

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