内容提要
低温光热疗法（PTT）绕过了传统PTT的限制（如耐热性和对抗性），是一种新兴的治疗策略，在未来的临床应用中显示出巨大的潜力。热休克蛋白（HSPs）的表达可显著提高PTT的疗效。因此，抑制HSP的释放并减少对正常细胞的损伤是提高低温PTT效率的关键。在此，我们开发了一种基于NIRII AIE聚合物PBPTV和一氧化碳（CO）载体聚合物mPEG（CO）自组装的纳米炸弹。这种智能纳米炸弹可以在过氧化氢过表达的正常微环境中进行分解，并将CO释放到癌细胞中，显著抑制HSP的表达，从而提高低温PTT的抗肿瘤能力。
制备的纳米炸弹显示出550–850nm的宽吸收，最大吸收～810 nm。在808nm激光的激发下，，PBPTV@mPEG（CO）表现出以970nm为中心的强荧光，并长时间延伸到NIRⅡ区。透射电镜（TEM）显示纳米炸弹具有球形形貌和核壳结构，尺寸约为71nm，与动态激光散射（DLS）测量结果一致(～91 nm）。元素分布图显示了Fe、N、S、O的均匀分布，这支持了纳米炸弹的形成。该纳米炸弹具有羰基、甲基多乙二醇和PBPTV的红外吸收峰，这证实了mPEG（CO）和PBPTV的有效组合。
在体外光热实验中，纳米炸弹在808 nm激光照射下表现出优异的光热效应。纳米炸弹（2.5 mg/mL）的温度在三分钟内升到了76.5 °C。此外，纳米炸弹已经被证明能够承受长周期的实验，相比之下，吲哚腈（ICG）很容易被强光光漂白，并失去了原有的性质。纳米炸弹在光热效应下的稳定性可以被可靠地保留，从而增强了纳米炸弹的原始活性。此外，在体外验证了纳米炸弹的CO释放能力。还原血红蛋白（Hb）用于测量CO含量。可根据还原血红蛋白和HbCO的吸收峰值计算CO含量。据报道，由单胞产生的H2O2浓度约为10 μM。在H2O2浓度分别为0、10和20 μM的情况下，用1小时的时间测定CO2的释放量和释放速度，以验证纳米炸弹在肿瘤微环境中的表达。在没有H2O2的情况下，CO很少被释放。随着H2O2浓度接近肿瘤细胞表达水平，纳米炸弹释放CO的速率达到了1495 s-1。使用COP探针评估细胞内的CO释放，其显示在550 nm处的吸收变化和在570 nm时的荧光信号。在这个过程中，NIR对实验的影响被证明是有益的。在细胞水平上进一步研究了化学激发引发的纳米炸弹的CO释放。用共聚焦显微镜和流式细胞仪分别检测细胞内COP的荧光信号。在与纳米炸弹孵育的癌细胞（4T1）中，可以检测到强的COP荧光信号，而不是正常细胞（293T），这表明纳米炸弹在具有高水平H2O2的肿瘤微环境中可以选择性地释放CO气体。流式细胞术的结果与共聚焦成像数据一致，这进一步证实了纳米炸弹的CO释放能力。
我们想知道CO是否能促进低温PTT的治疗效果。用纳米炸弹孵育的癌细胞在低温PTT处理下可以有效抑制PTT。相反，正常细胞的增殖受到影响。标准细胞计数套件-8（CCK-8）结果与活细胞/死细胞染色结果一致。值得注意的是，在没有近红外光照射的情况下，没有炸弹对癌细胞有杀伤作用，这可能与CO本身的抗肿瘤作用有关。更重要的是，纳米炸弹在近红外光照射下与正常细胞具有生物相容性，这进一步证实了纳米炸弹的生物安全性。为了进一步证实CO对HSP70表达的抑制作用，采用Western印迹法检测了不同处理后细胞中HSP70的水平。当用纳米炸弹处理时，4T1细胞在43°C条件下HSP70的过度表达得到了明显的调节。令人惊讶的是，正常细胞的耐热功能没有受到纳米炸弹的影响。在癌症微环境中，过分泌的H2O2通过类Fenton反应在FeCO的催化下通过化学键扩散，优先分解为·OH自由基，而强氧化性的·OH自由基会进一步氧化并与Fe中心快速配位，导致Fe中心释放出CO。逐渐释放的CO可有效抑制HSP表达的升高，从而在低温PTT过程中破坏肿瘤的热敏电阻，并诱导肿瘤的发生。
在玻璃体治疗效果的鼓励下，使用4T1荷瘤小鼠模型在活体内验证纳米炸弹的PTT有效性。小鼠模型的光热处理过程如图所示，肿瘤内注射纳米炸弹后，用808 nm激光照射肿瘤。温度高达43 °C。NIR-II荧光成像显示了纳米炸弹在肿瘤组织中的位置。此外，选择4T1荷瘤小鼠来评估纳米炸弹在体内对低温PTT的性能。用近红外Ⅱ荧光成像技术监测纳米炸弹在活体中的位置。PTT组采用808 nm近红外激光照射化疗药物，同时用热疗监测肿瘤组织的温度。2分钟后，肿瘤温度增加到43 °C，我们通过调整近红外强度5分钟来稳定肿瘤的温度，直到治疗结束。为了进一步量化治疗效果的有效性，我们每两天继续记录肿瘤的生长情况。与对照组相比，CO治疗/低温PTT联合应用对肿瘤有明显的抑制作用，且肿瘤体积持续下降。此外，通过监测实验小鼠的体重来评估纳米炸弹的副作用，结果显示没有显著的体重减轻或异常，表明纳米炸弹没有显著的身体毒性。最后，我们分离出肿瘤细胞，并在体外记录其大小。结果如图所示，与图4B的结果一致。
此外，苏木精和伊红（H&E）染色肿瘤的显微照片所示，在第8组（使用纳米炸弹的低温PTT）中观察到最严重的肿瘤细胞损伤，其中其他组的肿瘤细胞没有明显影响或仅部分破坏。为了进一步评估体内纳米炸弹释放的CO对HSPSo表达的抑制作用，通过荧光染色技术分析了肿瘤组织中的HSPSlevel。HSP在空白组和PBPTV组肿瘤组织中的表达随温度升高而显著增加。然而，在纳米炸弹的存在下，HSP的表达水平被显著抑制。纳米炸弹可能在低温PTT后被溶酶体降解。为了评估纳米炸弹的体内生物安全性，我们收集了20天后治疗的小鼠的主要器官，包括肝脏、脾脏、肺和肾脏。对照组和其他组在联合治疗策略上没有发现明显的安全边际。此外，血液组织病理学表现或病变，提示有原因的生化结果和血路结果也清楚地进一步确定了可忽略的毒性，其中所有治疗的数据几乎在正常范围内。总之，纳米炸弹的治疗效果不仅表现出对肿瘤生长的良好抑制作用，而且表现出可忽略的毒性。
结论
我们已经开发了一种NIR-II发射AIEnanob，它可以被肿瘤微环境触发以释放大量的CO。释放的CO可以抑制热处理下癌细胞热休克蛋白的上调，并增强基于光热转换剂的低温（43 °C）PTT的性能。
参考文献
H2O2-Responsive NIR-II AIE Nanobomb for Carbon Monoxide Boosting Low-Temperature Photothermal Therapy.Gongcheng Ma,Zhongke Liu,Chunguang Zhu,Huajie Chen,*Ryan T. K. Kwok,Pengfei Zhang,*Ben Zhong Tang,Lintao Cai,*and Ping Gong*. Angew. Chem.Int. Ed.2022,61,e202207213. doi.org/10.1002/ange.202207213
