光声成像通过染料标记货物的氧化还原化学定量纳米载体药物释放

摘要： 在药物纳米载体的成像技术方面已取得显著进展，但目前缺乏实时成像策略来判断药物是否从载体中释放。这一点至关重要，因为载体的药代动力学和药效学特性往往与所载药物存在显著差异。因此，我们亟需新型工具来监测纳米载体中药物释放的时间节点和释放量。本研究基于亚甲蓝的可预测氧化还原化学特性，开发了一种简便的光声监测药物释放策略：亚甲蓝在氧化态（呈现鲜蓝色并产生强烈光声信号）与还原态（无色且无光声信号）间可发生转换。我们将这种药物-染料偶联物锁定在纳米颗粒的还原态（无光声信号）中，当药物从载体释放时，染料被氧化并通过光声成像进行量化。 首先制备了在640 nm处具有强吸收特性且光声强度与浓度成正比的紫杉醇-亚甲蓝偶联物（PTX-MB），该药物与二硫苏糖醇还原剂共同封装于聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）纳米颗粒中。载药纳米颗粒（PTX-MB@PLGA NPs）的半数抑制浓度(IC50)为78 μg mL-1。随后利用PTX-MB的氧化还原反应监测其从PLGA纳米颗粒中的释放过程：在含20%正常小鼠血清的磷酸盐缓冲液中，光声信号强度呈现670倍增长。颗粒在最初24小时内出现初始突释（25%），24小时后持续释放至120小时累计释放40.6%的PTX-MB。小鼠体内12小时给药研究显示，10小时后光声信号增强达649%。采用该系统治疗荧光素酶阳性CT26细胞构建的原位结肠癌模型，数据显示：与空白PLGA载体相比，PTX-MB@PLGA NPs治疗使肿瘤负荷降低44.7%±4.8%。本研究提供了一种同步监测药物释放与生物分布的直接策略。