光疗救星来了！近红外光+金纳米星，精准激活“潜伏”药物！

首先，作者展示了金纳米星（AuNSt）在近红外光照射下介导的两种前药（proDox₁ 和 proDox₂）的光激活过程及其释放阿霉素（Dox）的效果。

图1 a) 金纳米星(AuNSt)介导的近红外光激活前药(proDox1)示意图：近红外光照射下，AuNSt通过尖端产生的强电磁场诱导proDox1发生光裂解，实现阿霉素(Dox)的时空可控释放。b) AuNSt代表性透射电镜图。比例尺：500 nm 插图为高倍透射电镜图。比例尺：50 nm c) 使用808 nm激光(150 mW cm^-2)选择性照射后，仅含proDox1的对照组(黑色)及proDox1+AuNSt组(红色)溶液中Dox的释放动力学。560 nm处归一化荧光强度(激发波长490 nm)。数据表示为均值±标准差(n=3)。d) AuNSt@proDox2的近红外光激活示意图：AuNSt在光照下诱导结合态proDox2发生光裂解释放Dox。e) 水溶液中AuNSt(黑色)与AuNSt@proDox2(红色)的光学消光谱。f) 808 nm激光(150 mW cm^-2)照射不同时间后，AuNSt@proDox2水分散体系中未照射组(黑色)与照射组(红色)的Dox释放曲线。560 nm处归一化荧光强度(激发波长490 nm)。数据表示为均值±标准差(n=3)。

其次，通过表面增强拉曼散射（SERS）光谱验证了两种前药与金纳米星表面的接近程度及其光解离能力。

图2 玻璃基底上金纳米星聚集体与溶液中药物接触的表面增强拉曼散射(SERS)谱及药物粉末的常规拉曼光谱。实验将阿霉素(Dox)、前药proDox1和proDox2溶于乙醇后，加入金纳米星水分散体系，最终体系中药物浓度为10-500 μM，金纳米星胶体(50%乙醇/水体积比)中金浓度估测为0.58 mM (100 μg mL−1)。采用785 nm激光聚焦于金纳米星聚集体表层，采集至少100个点的SERS线扫描平均值。同步测定置于玻片表面的各药物粉末的常规拉曼光谱。a) 玻片底部金纳米星聚集体与溶液药物作用的SERS谱(扫描区域760 μm × 560 μm)；b) 药物粉末的拉曼谱。红色柱状标记显示与粉末药物特征拉曼峰相匹配的SERS特征峰。

接下来，在癌细胞中实现了近红外光诱导的Dox释放，并展示了其时空可控性和细胞毒性效应。

图3 金纳米星介导的癌细胞前药光激活效应。a) Sk-Mel-103细胞的共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)图像(蓝色：细胞核，红色：阿霉素)。a-i)自上而下：未处理对照组(Control)、proDox1+AuNSt未照射组(proDox1 + AuNSt)、proDox1+AuNSt近红外照射组(AuNSt+proDox1+NIR)。a-ii)自上而下：未处理对照组(Control)、AuNSt@proDox2未照射组(AuNSt@proDox2)、AuNSt@proDox2近红外照射组(AuNSt@proDox2+NIR)。比例尺：50 μm。近红外照射参数：300 mW cm−2，15分钟。从左至右：DNA标记物(Hoechst 33342)、阿霉素及荧光通道合并图像。b)阿霉素荧光强度定量分析：(i)AuNSt+proDox1组，(ii)AuNSt@proDox2组。误差棒表示标准偏差(n=6)。c)金纳米星介导前药光激活的时空控制研究。c-i)HeLa细胞中AuNSt+proDox1在不同近红外照射时间下的阿霉素胞内光释放。照射90秒与300秒后立即采集CLSM图像。自上而下：DNA标记物、阿霉素及荧光通道合并图像。从左至右：近红外照射时间(0、90和300秒)。比例尺：10 μm。c-ii)HeLa细胞与金纳米星孵育后的透射电镜图像：左为全景图，右为局部放大。比例尺：10 μm(a)和200 nm(b)。d)细胞活力检测：d-i)实验设计示意图。d-ii)HeLa细胞分别与proDox1(10 μM)+AuNSt(100 μg mL−1)或AuNSt@proDox2(100 μg mL−1)孵育后，经808 nm激光(300 mW cm−2)照射15分钟的存活率(黑色：未照射对照；红色：近红外照射组)。细胞实验重复三次，误差棒表示标准偏差。采用GraphPad Prism 9进行统计学分析，双因素方差分析后Tukey事后检验(*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001)。

随后，在小鼠黑色素瘤模型中验证了AuNSt@proDox₂联合近红外光照能显著抑制肿瘤生长并提高生存率。

图4 金纳米星载前药(AuNSt@proDox2)光活化治疗在人体黑色素瘤小鼠模型中的体内疗效评估。a) 向无胸腺裸鼠双侧背外侧皮下原位注射5×10⁵个Sk-Mel-103细胞建立移植瘤模型。当肿瘤体积达50 mm³时开始治疗(第0天和第3天)，通过瘤内注射给予纳米颗粒。实验分组：仅近红外照射的对照组(蓝色)、AuNSt联合近红外照射组(黄色)、AuNSt@proDox2给药组(黑色)及AuNSt@proDox2联合近红外照射组(红色)，每组n=8个肿瘤。近红外照射参数为150 mW cm⁻²持续10分钟，纳米颗粒(AuNSt与AuNSt@proDox2)浓度为1 mg mL⁻¹(注射体积50 μL，剂量2 mg kg⁻¹)。持续监测肿瘤生长5天直至对照组肿瘤体积达到终点标准。b) 不同治疗方案的抗肿瘤效果。b-i) 实验结束时代表性肿瘤标本照片。b-ii) 各组肿瘤体积(mm³)的倍数变化。数据以均值±标准误表示。b-iii) 研究期间各治疗组小鼠的Kaplan-Meier生存曲线。c) 不同治疗方案(对照+NIR、AuNSt+NIR及AuNSt@proDox2+NIR)引起的温度变化。c-i) 近红外照射后记录的热成像图(Testo 875)。c-ii) 各组肿瘤平均温度变化。数据以均值±标准误表示。采用GraphPad Prism 9进行统计学分析，双因素方差分析后Tukey事后检验比较组间差异(*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001)。

最后，通过组织切片分析证实了经近红外光照的AuNSt@proDox₂治疗组中Dox的释放和肿瘤细胞凋亡的增加。

图5 AuNSt@proDox2治疗后肿瘤离体评估结果。a) 透射电镜显示不同处理组(对照组+NIR、AuNSt+NIR、AuNSt@proDox2及AuNSt@proDox2+NIR)肿瘤切片中金纳米星被癌细胞摄取的情况。比例尺：首行2 μm，次行500 nm，次行末图200 nm。b) 肿瘤切片中近红外触发阿霉素递送的评估：b-i) 共聚焦图像(蓝色：细胞核，红色：阿霉素)，比例尺200 μm；b-ii) 阿霉素荧光强度定量分析(相对荧光单位)。c) TUNEL法检测不同处理组肿瘤细胞凋亡：c-i) 共聚焦图像(蓝色：细胞核，绿色：凋亡细胞)，比例尺50 μm；c-ii) TUNEL阳性细胞荧光定量(相对荧光单位)。数据以均值±标准误表示，采用GraphPad Prism 8进行单因素方差分析及Tukey事后检验(*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001)，每组样本量≥5。