光力学的治療のための酸活性化可能なトランスモルフィックペプチドベースのナノ材料

Acid-Activatable Transmorphic Peptide-Based Nanomaterials for Photodynamic Therapy.

• Bingbing Sun
• Rui Chang
• Shoupeng Cao
• Chengqian Yuan
• Luyang Zhao
• Haowen Yang
• Junbai Li
• Xuehai Yan
• Jan van Hest

抄録

自己組織化ペプチドベースのナノ構造は、ナノ医療に広く応用されている。しかし、多くの場合、そのナノ粒子の腫瘍保持時間は、効率的な薬物送達のためにあまりにも制限されています。私たちは、生体内での分子集合体の動的な形態制御に着想を得て、腫瘍保持時間を延長した光力学的治療（PDT）のためのpH応答性の高い形質転換可能なペプチドベースのナノ粒子を開発しました。この自己組織化ペプチドポルフィリンナノ粒子は、酸性の細胞間および細胞内腫瘍環境に曝露すると、球体からナノファイバーへと変態し、主にプロトン化分子間の水素結合形成が促進されることによって駆動された。フィブリルへのナノ粒子の変換は、それらの一重項酸素発生を改善し、腫瘍部位での高い蓄積と長期的な保持を可能にしました。これらのナノ材料の強い蛍光シグナルは、投与後7日後までの腫瘍組織で検出されました。さらに、これらのペプチド集合体は、in vivoでPDTを介して優れた抗腫瘍効果を示した。このようなペプチド複合体のin situフィブリル化戦略は、長期的なイメージングや治療に有効な刺激応答性生体材料の設計に広く利用できる可能性がある。

Self-assembled peptide-based nanostructures have been widely applied in nanomedicine. However, often their nanoparticle tumor retention time is too limited for efficient drug delivery. Inspired by the dynamic morphology control of molecular assemblies in biological systems, we have developed pH-responsive transformable peptide-based nanoparticles for photodynamic therapy (PDT) with prolonged tumor retention times. The self-assembled peptide-porphyrin nanoparticles transformed from spheres into nanofibers when exposed to the acidic inter and intracellular tumor microenvironment, which was mainly driven by enhanced intermolecular hydrogen bond formation between the protonated molecules. The nanoparticle transformation into fibrils improved their singlet oxygen generation and enabled high accumulation and long-term retention at tumor sites. Strong fluorescent signals of these nanomaterials were detected in tumor tissue up to 7 days after administration. Moreover, the peptide assemblies exhibited excellent anti-tumor efficacy via PDT in vivo. This in situ fibrillar transformation strategy of peptide conjugates could be widely utilized to design effective stimuli-responsive biomaterials for long-term imaging and therapy.

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