多機能磁気ナノ粒子を伴う癌に対するフェントン反応支援光線力学療法

腫瘍低酸素症と小さな拡散距離を持つ反応性酸素種（ROS）の短い半減期は、光線力学療法（PDT）の治療効果を大きく制限しています。ここでは、フェントン反応により腫瘍細胞の酸素濃度を増加させ、ミトコンドリアターゲティングによってROSとターゲット部位の間の距離を減らすことにより、多機能ナノプラットフォームが開発されました。Fe3O4@Dex-TPPナノ粒子は、最初にトリヘニルホスフィン（TPP）グラフトデキストラン（DEX-TPP）とFe2+/Fe3+の存在下での共沈着によって調製され、磁気共鳴イメージング効果があります。次に、プロトポルフィリンIX（PPIX）およびグルタチオン応答性のMPEG-SSS-COOHの光増感剤をFe3o4@dex-tppで接続してFe3o4@dex/tpp/ppix/ss-mpegナノ粒子を形成します。ナノ粒子が内在化された後、Fe3O4の一部は酸性リソソームでFe2+/Fe3+に分解され、Fe2+/Fe3+が細胞質に拡散し、その後、Fe2+は過剰生産されたH2O2と反応してO2および•OHを生成しました。存在しないナノ粒子は、光誘発性の内在化により細胞質に入り、ミトコンドリアを標的とし、ミトコンドリア周辺のROS直接発電につながります。同時に、フェントン反応によって生成されたO2は、PDTがPDT効果を継続的に発揮するための原料として機能します。その結果、フェントン反応支援PDTは、腫瘍の治療効果を大幅に改善できます。

Tumor hypoxia and the short half-life of reactive oxygen species (ROS) with small diffusion distance have greatly limited the therapeutic effect of photodynamic therapy (PDT). Here, a multifunctional nanoplatform is developed to enhance the PDT effect through increasing the oxygen concentration in tumor cells by the Fenton reaction and reducing the distance between the ROS and the target site by mitochondrial targeting. Fe3O4@Dex-TPP nanoparticles are first prepared by coprecipitation in the presence of triphenylphosphine (TPP)-grafted dextran (Dex-TPP) and Fe2+/Fe3+, which have a magnetic resonance imaging effect. Next, the photosensitizers of protoporphyrin IX (PpIX) and glutathione-responsive mPEG-ss-COOH are grafted on Fe3O4@Dex-TPP to form Fe3O4@Dex/TPP/PpIX/ss-mPEG nanoparticles. After the nanoparticles are internalized, part of Fe3O4 are decomposed into Fe2+/Fe3+ in the acidic lysosome and then Fe2+/Fe3+ diffused into the cytoplasm, and subsequently, Fe2+ reacted with the overproduced H2O2 to produce O2 and •OH. The undecomposed nanoparticles enter the cytoplasm by photoinduced internalization and targeted to the mitochondria, leading to ROS direct generation around the mitochondria. Simultaneously, the produced O2 by the Fenton reaction can serve as a raw material for PDT to continuously exert PDT effect. As a result, the Fenton reaction-assisted PDT can significantly improve the therapeutic efficacy of tumors.