Потенциал системы «квантовые точки AgInS2/альбуминовые наночастицы» для фотодинамической терапии

Горбачева В.И., Резник И.А., Колесова Е.П.

Ссылка для цитирования:

Горбачева В.И., Резник И.А., Колесова Е.П. Потенциал системы «квантовые точки AgInS2/альбуминовые наночастицы» для фотодинамической терапии // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 5. С. 99–109. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-05-99-109

Gorbacheva V.I., Reznik I.A., Kolesova E.P. Potential of “AgInS2 quantum dots/albumin” system for photodynamic therapy [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 5. P. 99–109. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-05-99-109

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Свободные и инкапсулированные в альбуминовые наночастицы квантовые точки AgInS2 и AgInS2/ZnS. Цель работы. Определение и сравнение флуоресцентных свойств и способности генерировать активные формы кислорода свободных квантовых точек и квантовых точек, инкапсулированных в альбуминовые наночастицы, для использования их в качестве сенсибилизаторов для фотодинамической терапии. Метод. Квантовые точки синтезированы гидротермальным методом, альбуминовые наночастицы — методом десольватации, инкапсуляция квантовых точек в альбуминовые наночастицы проводилась методом совместной инкубации в водном растворе. Эффективность генерации супероксида оценивалась с помощью селективного химического сенсора. Основные результаты. Показано, что наращивание оболочки ZnS на квантовые точки AgInS2 приводит к увеличению как квантового выхода флуоресценции, так и эффективности генерации супероксида. Эффективность инкапсуляции квантовых точек AgInS2 и AgInS2/ZnS в альбуминовые наночастицы составила 60 и 20% соответственно, что сопровождалось гипсохромным сдвигом спектров флуоресценции квантовых точек. Инкапсуляция квантовых точек в альбуминовые наночастицы приводит к уменьшению эффективности генерации супероксида по сравнению со свободными квантовыми точками, что может быть скомпенсировано их большей стабильностью в биологических системах. Практическая значимость. Полученные в работе результаты исследования фотофизических свойств квантовых точек AgInS2 продемонстрировали высокий потенциал наноплатформ на основе квантовых точек и наночастиц альбумина в качестве сенсибилизаторов для фотодинамической терапии.

Ключевые слова:

квантовые точки, альбуминовые наночастицы, фотолюминесценция, активные формы кислорода, фотосенсибилизатор

Благодарность:

работа поддержана Российским научным фондом, проект № 24-24-20102

Коды OCIS: 170.5180, 170.6280

Список источников:

1. Dougherty T.J., Gomer C.J., Henderson B.W., et al. Photodynamic therapy // J. Natl. Cancer Inst. 1998. V. 90. № 12. P. 889–905. https://doi.org/10.1093/jnci/90.12.889
2. Wieman T.J., Mang T.S., Fingar V.H., et al. Effect of photodynamic therapy on blood flow in normal and tumor vessels // Surgery. 1988. V. 104. № 3. P. 512–517.
3. Raab O. Uber die Wirkung fluoreszierender Stoffe auf infusorien [auf Deutsch] // Zeitschr Biol. 1900. Bd. 39. S. 524–546.
4. Dougherty T.J., Kaufman J.E., Goldfarb A., et al. Photoradiation therapy for the treatment of malignant tumors // Cancer Res. 1978. V. 38. № 8. P. 2628–2635.
5. Castano A.P., Demidova T.N., Hamblin M.R. Mechanisms in photodynamic therapy: Part 1 — photosensitizers, photochemistry and cellular localization // Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. 2004. V. 1. № 4. P. 279–293. https://doi.org/10.1016/S1572-1000(05)00007-4
6. Santos K.L.M., Barros R.M., da Silva Lima D.P., et al. Prospective application of phthalocyanines in the photodynamic therapy against microorganisms and tumor cells: A mini-review // Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. 2020. V. 32. P. 102032. https://doi.org/10.1016/j.pdpdt.2020.102032
7. Sobhanan J., Rival J.V., Anas A., et al. Luminescent quantum dots: Synthesis, optical properties, bioimaging and toxicity // Advanced Drug Delivery Rev. 2023. V. 197. P. 114830. https://doi.org/10.1016/j.addr.2023. 114830
8. Gidwani B., Sahu V., Shukla S.S., et al. Quantum dots: Prospectives, toxicity, advances and applications // J. Drug Delivery Sci. and Technol. 2021. V. 61. P. 102308. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2020.102308
9. Nguyen K.C., Rippstein P., Tayabali A.F., et al. Mitochondrial toxicity of cadmium telluride quantum dot nanoparticles in mammalian hepatocytes // Toxicological Sci. 2015. V. 146. № 1. P. 31–42. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfv068
10. Tan L., Liu S., Li X., et al. A new strategy for synthesizing AgInS2 quantum dots emitting brightly in nearinfrared window for in vivo imaging // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2015. V. 125. P. 222–229. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2014.11.041
11. Ponomaryova T.S., Olomskaya V.V., Abalymov A.A., et al. Visualization of 2D and 3D tissue models via sizeselected aqueous AgInS/ZnS quantum dots // ACS Appl. Mater. & Interfaces. 2024. V. 16. № 31. P. 40483–40498. https://doi.org/10.1021/acsami.4c05681
12. Баранов К.Н., Колесова Е.П., Баранов М.А. и др. Генерация активных форм кислорода нанокомпозитами AgInS2/TiO2 под действием излучения УФ и видимого диапазона // Опт. и спектроск. 2022. Т. 130. № 8. С. 1268–1275. https://doi.org/10.21883/OS.2022. 08.52914.3746-22
Baranov K.N., Kolesova E.P., Baranov M.A., et al. Generation of reactive oxygen species by AgInS₂/TiO₂ nanocomposites upon exposure to uv and visible radiation // Opt. and Spectrosc. 2022. V. 130. № 5. P. 336–343. https://doi.org/10.1134/S0030400X22060017
13. Hoshyar N., Gray S., Han H., et al. The effect of nanoparticle size on in vivo pharmacokinetics and cellular interaction // Nanomedicine. 2016. V. 11. № 6. P. 673–692. https://doi.org/10.2217/nnm.16.5
14. Parodi A., Miao J., Soond S.M., et al. Albumin nanovectors in cancer therapy and imaging // Biomolecules. 2019. V. 9. № 6. P. 218. https://doi.org/10.3390/biom9060218
15. Ji Q., Zhu H., Qin Y., et al. GP60 and SPARC as albumin receptors: Key targeted sites for the delivery of antitumor drugs // Frontiers in Pharmacology. 2024. V. 15. P. 1329636. https://doi.org/10.3389/fphar.2024. 1329636
16. Raevskaya A., Lesnyak V., Haubold D., et al. A fine size selection of brightly luminescent water-soluble Ag–In–S and Ag–In–S/ZnS quantum dots // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. № 16. P. 9032–9042. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b00849
17. Kolesova E.P., Egorova V.S., Syrocheva A.O., et al. Proteolytic resistance determines albumin nanoparticle drug delivery properties and increases cathepsin B, D, and G expression // Intern. J. Molecular Sci. 2023. V. 24. № 12. P. 10245. https://doi.org/10.3390/ijms241210245
18. Kraljić I., Trumbore C.N. p-Nitrosodimethylaniline as an OH radical scavenger in radiation chemistry1 // J. American Chem. Soc. 1965. V. 87. № 12. P. 2547–2550. https://doi.org/10.1021/ja01090a004
19. Chevallier T., Benayad A., Le Blevennec G., et al. Method to determine radiative and non-radiative defects applied to AgInS2-ZnS luminescent nanocrystals // Physical Chemistry Chemical Phys. 2017. V. 19. № 3. P. 2359–2363. https://doi.org/10.1039/C6CP06509K
20. Rivaux C., Akdas T., Yadav R., et al. Continuous flow aqueous synthesis of highly luminescent AgInS2 and AgInS2/ZnS quantum dots // J. Phys. Chem. C. 2022. V. 126. № 48. P. 20524–20534. https://doi.org/10.1021/ acs.jpcc.2c06849