Nanopuntos MoSe₂ dirigidos en nanoesferas albúmina: Agente bimodal biocompatible para fototermia radioterapia sinérgica

Resumen

Combinar funciones fototérmica y radioterapéutica en una sola nanoplataforma tumor-específica es estrategia emergente para tratamiento cáncer. Diseñamos agente bimodal ensamblando nanodots (NDs) ultrafinos diseleniuro molibdeno (MoSe₂) sobre nanoesferas (NSs) suero albúmina bovina (BSA) y conjugando ácido fólico (FA) via enlaces polietilenglicol (PEG). Resultantes FA-MoSe₂@BSA NSs exhiben robusta absorción infrarrojo cercano (NIR) y atenuación rayos X, permitiendo calentamiento fototérmico eficiente y radiosensibilización. Estudios in vitro e in vivo demuestran captación tumoral dirigida, excelente biocompatibilidad y reducción sinérgica viabilidad tumoral combinando irradiación NIR y rayos X. Estos hallazgos destacan FA-MoSe₂@BSA NSs como plataforma prometedora multifuncional para fototermia-radioterapia (PTT-RT) clínica.

Antecedentes

Cáncer mama sigue siendo causa principal morbilidad mundial, con altas tasas metástasis y recurrencia. Terapias convencionales —cirugía, quimioterapia, radioterapia (RT)— a menudo comprometen tejido sano y sufren eficacia limitada, especialmente microambientes tumorales hipóxicos. Avances recientes fototermia (PTT) han demostrado mínima invasividad y alta especificidad espacial, yet PTT sola frecuentemente falla erradicar tumores profundos o inaccesibles. Notablemente, hipertermia inducida NIR puede mejorar oxigenación tumoral, volviendo células cancerosas más susceptibles RT. Por tanto, enfoque combinado PTT-RT ofrece ruta convincente maximizar resultados terapéuticos mitigando daño colateral.

Dicalcogenuros metales transición bidimensionales (TMDs), incluyendo MoS₂, WS₂, ReS₂, han emergido como potentes absorbentes NIR y radiosensibilizadores debido sus propiedades electrónicas únicas. Diseleniuro molibdeno (MoSe₂) específicamente ha mostrado fuerte conversión fototérmica y alta atenuación rayos X, haciéndolo candidato atractivo terapia dual-modo. Sin embargo, inestabilidad inherente NDs MoSe₂ condiciones fisiológicas limita traducción clínica. Encapsulación matrices proteicas como BSA puede estabilizar estos nanodots y conferir biocompatibilidad, mientras conjugación FA proporciona capacidad tumor-dirigida via receptores folato sobreexpresados muchas células cáncer.

Métodos

Materiales

FA-PEG₅₀₀₀-NHS y CH₃-PEG₅₀₀₀-NHS (Shanghai Ponsure Biotech) empleados unión FA. MoSe₂ bulk (Sigma-Aldrich), BSA (≥98 % pureza) y reactivos estándar cultivo celular (Corning) usados throughout.

Preparación FA-MoSe₂@BSA NSs

MoSe₂ bulk (50 mg) dispersado 25 mL agua destilada, sonicado (950 W, 25 kHz) 12 h (2 s on/3 s off) producir NDs ultrafinos. Centrifugación (6000 rpm, 25 min; luego 12.000 rpm, 30 min) recogió sobrenadante conteniendo NDs MoSe₂. Añadiendo 25 mg BSA y agitando 6 h a 25 °C (pH 7,4) formó coacervados, entrecruzados 0,5 % glutaraldehído (250 µL). Diálisis (1 día) removió exceso entrecruzante, produciendo MoSe₂@BSA NSs. Para conjugación FA, 8 mg FA-PEG₅₀₀₀-NHS mezclado NSs y agitado 2 h; lote paralelo con CH₃-PEG₅₀₀₀-NHS (8 mg) sirvió control no-dirigido. Diálisis completó purificación, y espectroscopía UV-Vis cuantificó carga FA (280 nm), resultando eficiencia encapsulación 10,5 ± 0,11 %.

Caracterizaciones

Microscopía electrónica transmisión (TEM) y barrido (SEM) confirmaron núcleos ND ultrasmall (≈3,8 nm) y morfología esférica NS (≈140 nm). Dispersión dinámica luz (DLS) mostró tamaños hidrodinámicos estables agua, PBS, medio celular. Espectros UV-Vis mostraron fuerte absorción NIR tanto NDs MoSe₂ como FA-MoSe₂@BSA NSs. Difracción rayos X (XRD) reveló picos característicos (002), indicando estructuras MoSe₂ pocas capas. Espectros infrarrojo transformada Fourier (FTIR) confirmaron formación enlaces amida entre FA y BSA. Estabilidad fototérmica evaluada tres ciclos láser (808 nm, 1 W cm⁻²), mostrando sin pérdida ascenso temperatura. Tomografía computarizada (CT) demostró valores unidad Hounsfield (HU) dependientes concentración, confirmando capacidades atenuación rayos X.

Captación Celular y Biocompatibilidad

Marcado FITC y microscopía confocal revelaron captación mejorada NSs conjugadas FA en células 4T1 comparado NSs no-dirigidas; bloqueo exceso FA libre redujo captación, confirmando endocitosis mediada folato. Espectroscopía emisión atómica plasma acoplado inductivamente (ICP-AES) cuantificó contenido Mo, corroborando hallazgos confocales. Ensayos hemólisis (0–400 µg mL⁻¹) mostraron <5 % hemólisis, y ensayos viabilidad CCK-8 (0,01–0,4 mg mL⁻¹) indicaron >90 % supervivencia celular tras 24 h, demostrando baja citotoxicidad.

Fototermia Radioterapia In Vitro

Bajo irradiación 808 nm (1 W cm⁻², 5 min), FA-MoSe₂@BSA NSs elevaron temperatura local ~41 °C (200 µg mL⁻¹), mientras PBS aumentó solo ~1,5 °C. Combinado con dosis rayos X (0–5 Gy), NSs conjugadas FA redujeron significativamente viabilidad 4T1, logrando 92,8 % muerte celular a 5 Gy con 1 W cm⁻² NIR, superando NSs no-dirigidas o modalidades simples.

Biodistribución y Efecto Fototérmico In Vivo

Mapeo fluorescencia e ICP-AES en ratones Balb/c nu/nu portadores 4T1 revelaron acumulación pico tumoral FA-MoSe₂@BSA NSs a 24 h post-inyección (10 mg kg⁻¹). Vidas medias sanguíneas 0,91 h (distribución) y 16,96 h (eliminación). Irradiación NIR (808 nm, 1 W cm⁻², 5 min) a 24 h indujo ascenso ~22 °C temperatura tumor, confirmando desempeño fototérmico in vivo.

Fototermia Radioterapia In Vivo

En estudio seis-grupos (PBS, NIR, RT, MoSe₂@BSA + NIR + RT, FA-MoSe₂@BSA + NIR, FA-MoSe₂@BSA + NIR + RT), grupo bimodo FA-conjugado logró supresión tumoral más pronunciada (≥80 % reducción volumen) sobre 30 días, sin pérdida peso significativa ni toxicidad órganos (H&E y conteos sanguíneos completos dentro rangos normales).

Conclusiones

Fabricamos exitosamente nanodots MoSe₂ conjugados FA encapsulados en nanoesferas BSA, logrando agentes bimodales estables, tumor-dirigidos y biocompatibles. Su fuerte absorción NIR y atenuación rayos X permiten efectos sinérgicos fototérmicos y radiosensibilizantes, resultando ablación tumoral superior in vitro e in vivo con toxicidad sistémica mínima. Estas nanoesferas multifuncionales representan plataforma convincente para futura traducción clínica fototermia-radioterapia combinada.

Abreviaturas

BSA

Albúmina suero bovino

FA

Ácido fólico

MoSe₂

Diseleniuro molibdeno

NDs

Nanopuntos

NIR

Infrarrojo cercano

NSs

Nanoesferas

PEG

Polietilenglicol

PTT

Fototermia

RT

Radioterapia