CoFe2O4-Quantum Dots para la terapia fototérmica / fotodinámica sinérgica del cáncer de pulmón de células no pequeñas a través de la activación de la apoptosis mediante la regulación de la vía PI3K / AKT

Material y métodos

Síntesis de CoFe ₂ O ₄ -QD

El CoFe ₂ O ₄ -Los QD se sintetizaron mediante el método hidrotermal. Por lo general, 0,238 g de CoCl ₂ · 6H ₂ O y 0,808 g Fe (NO ₃ ) ₃ · 9H ₂ O se disolvieron en 10 ml de H ₂ O y 10 ml de disolvente de mezcla de propilenglicol y luego se agitó durante 10 min. Luego se añadieron 4 ml de ditranol amina a la solución gota a gota, seguido de agitación durante 30 min. Luego, la suspensión obtenida se transformó en un autoclave revestido de teflón inoxidable de 50 ml. El autoclave se mantuvo a 160 ° C durante 3 h en un horno. El CoFe ₂ O ₄ -Las QD se recogieron centrifugando a 8500 rpm durante 10 min y luego se enjuagaron con agua desionizada y etanol sucesivamente. Los reactivos y materiales utilizados en este estudio se pueden encontrar en la Tabla 1.

Caracterización de CoFe ₂ O ₄ -QD

La morfología y el tamaño del CoFe ₂ preparado O ₄ -Las QD fueron determinadas por el sistema TEM y EDS. La estructura cristalina se analizó con un difractómetro de rayos X (Bruker Alemania) equipado con radiación Cu Ka ( k =0,15406 nm). El espectro de absorbancia de CoFe ₂ O ₄ -Los QD fueron detectados por el espectrofotómetro SHIMADZU UV-2600. Los estados de valencia del elemento de CoFe ₂ O ₄ -Las QD se determinaron mediante medidas de espectroscopia de fotoemisión de rayos X (XPS, VG ESCALAB 220I-XL, EE. UU.). La imagen térmica se registró con una cámara térmica de infrarrojos (FLIR E50, EE. UU.).

Cultivo celular

La línea celular de NSCLC NCI-H460 (H460) y A549 y las células endoteliales de la vena umbilical humana (HUVEC) se obtuvieron de ATCC y se analizaron para detectar microplasmas negativos. Se cultivaron células H460 y A549 en RPMI-1640 suplementado con suero bovino fetal (FBS) al 10% y penicilina-estreptomicina al 1% (Gibco). Las HUVEC se cultivaron en medio de crecimiento de células endoteliales (Sigma, nº 211-500). Todas las células se mantuvieron en una incubadora de humedad oscura a 37 ℃ con 5% de CO ₂ .

Detección de citotoxicidad

Varias concentraciones de trabajo (0,1, 0,5, 1,0, 2,0 mg / ml) de CoFe ₂ O ₄ -Las QD se agregaron y se cultivaron con HUVEC durante 24 h. Después de la incubación, se cambió el medio de cultivo y se añadió el reactivo CCK-8 a cada pocillo seguido de una hora de incubación. Luego, las placas se midieron a 450 nm con el lector de placas multimodo EnSpire ™. La proporción de viabilidad celular se tomó como 100% en las HUVEC de control.

Análisis de apoptosis

Celdas H460 y A549 (2 × 10 ⁵ ) se cultivaron en placas de 6 pocillos durante la noche antes de tratarlas con 1,0 mg / ml de CoFe ₂ O ₄ -QDs combinados con láser NIR de 808 nm durante 5 min. Luego, las células se lavaron y se tiñeron con el kit de apoptosis Annexin-V / PI (BD; # 556547) siguiendo las instrucciones del fabricante. En cuanto al ensayo de apoptosis de HUVEC, las HUVEC se incubaron con diferentes concentraciones de CoFe ₂ O ₄ -QDs. La tasa de apoptosis se determinó como se describió anteriormente.

Detección de ROS celular

Las células H460 y A549 se cultivaron en placas de 6 pocillos durante la noche. Las células se incubaron con o sin 1,0 mg / ml durante 1 hora y se trataron con láser NIR de 808 nm durante 5 minutos. Después de los tratamientos, se añadió DCFH-DA y se incubó durante 30 min seguido de detección FACS con excitación / emisión a 485 nm / 535 nm. En cuanto al ensayo de inhibición de ROS, se agregó el inhibidor de ROS NAC (Sigma; A7250) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Los datos se cuantificaron aún más con el software Flow-jo.

Análisis de Western Blot

Las células H460 y A549 se trataron como ensayo de apoptosis y la proteína de la célula completa se extrajo usando tampón de lisis RIPA. La detección de Western blot se llevó a cabo como se describe anteriormente [37]. Los anticuerpos utilizados en este estudio se enumeran a continuación:anti-Bcl-2 policlonal de conejo (abcam; ab59348), anti-Bax monoclonal de conejo (abcam; ab32503), anti- P policlonal de conejo -PI3K (Bio-Vision; 3152-100), anti- P monoclonal de conejo -AKT-S473 (CST; 4060S), anti-β-actina monoclonal de conejo (CST; 4970S), anticuerpo unido a HRP de IgG anti-conejo (CST; 7074S). La cuantificación se determinó mediante el software Image-J.

Estudio in vivo del efecto anti-NSCLC de la combinación de CoFe ₂ O ₄ y tratamiento NIR

Para determinar la capacidad de destrucción de tumores de CoFe ₂ O ₄ -QD, se implantaron células H460 por vía subcutánea con 50% de MatriGel en ratones NSG ( N =8 cada grupo). Se obtuvieron ratones M-NSG macho de 4-6 semanas de edad de Organismos Modelo de Shanghai (# NM-NSG-001) para todos los experimentos in vivo. Cuando se visualizó el tumor y el volumen alcanzó casi 5 mm × 5 mm, todos los ratones se dividieron al azar en cuatro grupos, denominados Control, solo NIR, CoFe ₂ O ₄ -QDs solamente y CoFe ₂ O ₄ -Grupo QDs + NIR, respectivamente. Luego, ratones en CoFe ₂ O ₄ -QDs solamente y CoFe ₂ O ₄ -El grupo QD + NIR se inyectó por vía intratumoral con 50 μL de CoFe ₂ O ₄ (5,0 mg / kg) basado en nuestro trabajo anterior [37], mientras que el grupo Control y NIR se inyectó con 50 μL de PBS. Después de la inyección, láser NIR de 808 nm (1 W / cm ² ) se realizó en NIR y CoFe ₂ O ₄ -Grupo QDs + NIR durante 10 min, el cual fue monitoreado por equipo de imagen térmica infrarroja. El volumen tumoral se registró todos los días y se calculó con la fórmula V =Largo × ancho ² / 2. Una vez que el diámetro de los xenoinjertos tumorales en los ratones restantes alcanzó casi 15 mm, los ratones se sacrificaron y los xenoinjertos tumorales se fotografiaron y almacenaron para su posterior detección. Todos los experimentos y protocolos con animales fueron aprobados por el Comité Institucional de Uso y Cuidado Animal (IACUC) y el Comité de Bienestar Animal del Hospital Shenzhen de la Universidad de Pekín.

Análisis de tinción de H&E e inmunohistopatología

Para la evaluación patológica, los xenoinjertos tumorales ( N =3) se recolectaron un día después del tratamiento en cada grupo y luego se fijaron en formalina tamponada al 10% después de embebidos en parafina para tinción H&E y detección IHC. Para la evaluación de la toxicidad in vivo, se extrajeron los riñones, el hígado, los pulmones, el corazón y el bazo de los ratones y se fijaron para la evaluación patológica. Para la tinción IHC, se utilizó el anticuerpo anti-Ki67 (Abcam; ab15580). La cuantificación del área positiva de IHC se llevó a cabo mediante el software Fiji.

Análisis estadístico

Para todos los experimentos, " N ”Representa el número de veces repetidas o el número de ratones utilizados como se indica en la leyenda de la figura. t del estudiante Se utilizó una prueba o ANOVA de una vía para las comparaciones estadísticas. P <0.05 se considera estadísticamente significativo mientras que "ns" muestra no significativo. P <0.05, P <0.01 y P <0,001 se indican con asteriscos “*”, “**” y “***”, respectivamente. Los datos se analizaron utilizando GraphPad Prism 5.

Resultados

Las características del nuevo CoFe ₂ O ₄ -QD

En primer lugar, construimos el CoFe ₂ O ₄ -QDs utilizando un enfoque hidrotermal que es de bajo costo y fácil de realizar. La imagen TEM de CoFe ₂ O ₄ -QDs se mostró en la Fig. 1a, presentando un patrón uniforme y estable con un diámetro alrededor de 3.4 nm (Fig. 1b). El CoFe ₂ preparado O ₄ -Las QD eran de color marrón oscuro (Fig. 1b) y con excelente solubilidad en agua. Además, la imagen TEM de alta resolución (Fig. 1c) mostró que el espaciado de celosía de (222) es de aproximadamente 0.242 nm, lo cual es consistente con los parámetros de cristal de CoFe ₂ O ₄ -QD [38, 39]. Además, el espectro del elemento (Fig. 1d) confirmó aún más el componente del elemento del CoFe ₂ O ₄ -QDs es Co y Fe, y la proporción de átomos de Co y Fe fue de aproximadamente 1:2. Estos datos muestran una construcción exitosa de CoFe ₂ O ₄ -QD para nuestra investigación adicional.

Preparación y caracterización de CoFe ₂ O ₄ -QDs. un La imagen TEM representativa de CoFe ₂ preparada O ₄ -QDs. Barra de escala, 20 nm. b Un análisis global del tamaño de CoFe ₂ O ₄ -QD con diámetro medio de 3,4 nm. El recuadro es la foto digital representativa del CoFe ₂ O ₄ -Suspensión QDs. c Las franjas de celosía de los nanocristales preparados corresponden a CoFe ₂ O ₄ -Imagen QDs HRTEM. Barra de escala, 2 nm. d El CoFe ₂ preparado O ₄ -Los QD exhibieron una distribución uniforme de Co, Fe y O. Se mostró el mapa de elementos representativos

La detección de propiedad física de CoFe ₂ O ₄ -QD

Para determinar las propiedades físicas del CoFe ₂ preparado O ₄ -QDs, realizamos varias detecciones después de la construcción. Con la prueba de determinación de absorbancia NIR, CoFe ₂ O ₄ -Los QD mostraron una conversión fototérmica adecuada de una manera dependiente de la concentración y los incrementos de temperatura (Δ T ) se puede ajustar de 0,3 a 18,9 ° C (Fig. 2a). Además, a la concentración de 1.0 mg / mL de CoFe ₂ O ₄ -QD, aumentando la potencia de radiación NIR de 0,5 a 2,0 W / cm ² , el ΔT podría ajustarse de 0,8 a 24,3 ° C (Fig. 2b). Estos datos sugirieron que el rendimiento de conversión fototérmica de CoFe ₂ O ₄ -QDs dependía de su concentración y el poder de irradiación. Además, la estabilidad de CoFe ₂ O ₄ -La conversión fototérmica activada por QD se determinó con un período de irradiación (Fig. 2c). Aunque la eficiencia de conversión de luz a calor calculada fue del 7,18% (Fig. 2d), es suficiente acompañarla para mejorar el efecto PDT de CoFe ₂ O ₄ -QDs. Además, la longitud de onda más larga de CoFe ₂ O ₄ -QDs pueden absorber luz es de aproximadamente 808 nm (Fig. 2e, f). En conjunto, estos datos sugirieron que CoFe ₂ O ₄ -Los QD podrían convertirse en un agente sinérgico prometedor de PTT / PDT para una terapia alternativa de eliminación de tumores.

La evaluación de propiedades de CoFe ₂ O ₄ -QDs. un La conversión fototérmica de CoFe ₂ O ₄ -Las QD se determinaron a diferentes concentraciones. Se muestran las curvas de calentamiento. b La forma dependiente de la energía de irradiación de CoFe ₂ O ₄ -Los QD se muestran con diferentes densidades de potencia (0,5–2,0 W / cm ² ). c CoFe ₂ O ₄ -Los QD tienen una conversión fototérmica estable detectada con 4 ciclos de irradiación continua de calentamiento-enfriamiento (1.0 W / cm ² ). d La eficiencia de CoFe ₂ O ₄ -Conversión fototérmica QDs. e , f La relación entre la longitud de onda y la absorbancia de CoFe ₂ O ₄ -QDs

Evaluación de citotoxicidad de CoFe ₂ O ₄ -QD hacia células normales

Dado que las nanopartículas se utilizan ampliamente como administración de fármacos o intramedio para terapias tumorales, la citotoxicidad de CoFe ₂ O ₄ -QD hacia células normales, especialmente células epiteliales vasculares humanas, deben confirmarse para su uso posterior. Por lo tanto, a partir de los resultados anteriores, probamos diferentes concentraciones (0.1, 0.5, 1.0 y 2.0 mg / mL) de CoFe ₂ O ₄ -QDs. Después de co-cultivar con HUVEC (línea de células epiteliales humanas normales), se añadió el reactivo CCK-8 para la detección de la viabilidad celular. No se observó citotoxicidad obvia en comparación con el grupo de control (Fig. 3a). En este contexto, se realizó un ensayo de apoptosis adicional para lograr resultados consistentes con las mismas condiciones (Fig. 3b). La cuantificación de la tasa de apoptosis no indicó diferencias significativas en comparación con el grupo de control (Fig. 3c). Estos datos mostraron que CoFe ₂ O ₄ -Los QD no tuvieron un efecto tóxico aparente en las células normales, lo que indicó que CoFe ₂ O ₄ -Las QD tenían el potencial de usarse como intermedio para la entrega de medicamentos.

Evaluación in vitro de la citotoxicidad de CoFe ₂ O ₄ -QD hacia células normales. un El ensayo de viabilidad celular CCK-8 en HUVEC se realizó bajo diferentes concentraciones de CoFe ₂ O ₄ -QDs. La viabilidad del grupo de control se tomó como 100%. Los datos se muestran como media ± DE, N =3. b La apoptosis de HUVEC se determinó mediante detección FACS. Se muestran imágenes representativas de las concentraciones indicadas, N =3. c La cuantificación de la tasa de apoptosis. Muestran no significancia en comparación con el grupo de control. Los datos se muestran como media ± DE

Combinación de NIR y CoFe ₂ O ₄ -QD induce apoptosis de NSCLC

Para determinar la capacidad potencial de matar el cáncer de NSCLC de CoFe ₂ O ₄ -QDs, se realizó irradiación con láser NIR (808 nm) combinada con incubación de CoFe ₂ O ₄ -QDs in vitro. Luego, se llevó a cabo un ensayo de apoptosis después de los tratamientos, tanto las células H460 como las A549 revelaron una tasa de apoptosis agresiva con la combinación de CoFe ₂ O ₄ -QDs y láser NIR (Fig. 4a, b). La cuantificación mostró una diferencia significativa en comparación con el grupo de control, mientras que CoFe ₂ O ₄ -Los grupos de solo QD o solo NIR no mostraron diferencias, lo que indicó que CoFe ₂ O ₄ -QD más NIR podrían inducir un efecto anti-NSCLC (Fig. 4a, b). Es bien sabido que la alteración del nivel de proteína de Bcl-2 / Bax es importante para determinar si las células sufrirían apoptosis [40]. De acuerdo con esta idea, se determinó el nivel de proteína de Bcl-2 y Bax en células H460 y A549 después de los tratamientos (Fig. 4c, d). Como se respetó, los datos también mostraron que la proporción de Bcl-2 / Bax disminuyó, lo que se consideró como el marcador de apoptosis mediada por mitocondrias. Por lo tanto, presentamos que CoFe ₂ O ₄ -QDs más NIR dan lugar a un efecto anti-NSCLC a través de la activación de la vía de apoptosis mediada por mitocondrias.

Combinación in vitro de CoFe ₂ O ₄ -QDs y NIR inducen la apoptosis de NSCLC. un , b Los NSCLC H460 y A549 se trataron con la combinación de CoFe ₂ O ₄ -QDs y láser NIR durante 5 min. Las células apoptóticas se evaluaron mediante tinción con anexina-V y se detectaron mediante FACS. También se muestra la cuantificación respectivamente. Los datos se muestran como media ± DE, N =3. ** P <0.01 frente a Control, NIR, CoFe ₂ O ₄ grupos. c , d El nivel de proteína de Bcl-2 y Bax se determinó mediante análisis de transferencia Western en NSCLC NCI-H460 y A549 después del tratamiento. Se muestran imágenes representativas. La cuantificación se muestra después de calibrar la expresión del control interno β-actina. Los datos se muestran como media ± DE, N =3. * P <0.05 frente a Control, NIR, CoFe ₂ O ₄ grupos

Combinación de CoFe ₂ O ₄ -QD y NIR inducen la generación de ROS a través de la vía PI3K / AKT

La disfunción de las mitocondrias siempre conduce a un nivel regulado al alza de la generación de ROS, que causa la muerte celular en el NSCLC. En este contexto, realizamos la detección de ROS después de CoFe ₂ O ₄ -QDs más tratamiento NIR en células H460 y A549. Los resultados mostraron que CoFe ₂ podría inducir una inmensa liberación de ROS en el grupo de combinación, lo que indicó un efecto mejorado de la TFD O ₄ -QD incluso con baja eficiencia de transmisión fototérmica (archivo adicional 1:Fig. S1A, B). Además, el nivel de proteína relacionado de la vía de señalización de PI3K / AKT también se redujo, lo que sugirió que la alteración de ROS estaba regulada por la vía de PI3K / AKT, lo que conduce a la alteración del nivel de expresión de la proteína Bcl-2 / Bax (Fig. 4c, d, archivo adicional 1:Fig. S1C, D). Para confirmar esta idea, se añadió el inhibidor de ROS NAC para revertir el fenómeno (Fig. 5a, b). Luego, se determinó que la expresión de PI3K / AKT se rescató después del tratamiento con NAC, lo que confirmó además que la liberación de ROS después de CoFe ₂ O ₄ -El tratamiento con QD más NIR fue regulado por la vía PI3K / AKT (Fig. 5c, d). Estos hallazgos apoyan firmemente la idea de que la combinación de CoFe ₂ O ₄ -Los QD y NIR pueden conducir a un efecto sinérgico de PTT y PDT en la destrucción de células de NSCLC al inducir la apoptosis dependiente de la disfunción mitocondrial (ROS).

La combinación de CoFe ₂ O ₄ -QDs y NIR inducen la generación de ROS mediante la regulación de la vía PI3K / AKT. un , b Los NSCLC NCI-H460 y A549 se trataron con CoFe ₂ O ₄ -QDs y láser NIR con o sin NAC durante 5 min. El nivel de ROS se detectó mediante FACS y se cuantificó la intensidad fluorescente media, respectivamente. Los datos se muestran como media ± DE, N =3. ** P <0,01. c , d El nivel de proteína de P -PI3K y P -AKT se determinó mediante análisis de transferencia Western. Se muestran imágenes representativas, N =3

Evaluación anti-NSCLC in vivo de la combinación de CoFe ₂ O ₄ -QD y NIR

Basándonos en los resultados in vitro, investigamos a continuación el efecto anti-NSCLC de CoFe ₂ O ₄ -Tratamiento de combinación de QD y NIR en un modelo de ratones portadores de tumores de CPCNP. A ratones M-NSG se les implantaron células H460 por vía subcutánea. Después de inyectar por vía intratumoral CoFe ₂ O ₄ -QDs, la irradiación láser NIR provocó un rápido aumento de temperatura a alrededor de 56 ° C bajo el monitor del equipo de detección térmica (Fig. 6a, b). Además, la tinción histopatológica mostró un área de necrosis extensa observada en el grupo de combinación, lo que indica que CoFe ₂ O ₄ -QD más el tratamiento con NIR causó la muerte de las células tumorales como resultado de la eliminación del tumor (Fig. 6c, d). La tinción adicional con IHC también mostró que el área positiva de Ki-67 se redujo agresivamente en comparación con otros grupos después del tratamiento combinatorio, lo que indica que los xenoinjertos tumorales tratados ya no podían proliferar (archivo adicional 2:Fig. S2A, B). A continuación, realizamos un seguimiento durante 12 días después de CoFe ₂ O ₄ -Tratamiento QDs y NIR. Como esperábamos, el tamaño y el peso de los xenoinjertos tumorales en otros grupos crecen notablemente, pero no en el CoFe ₂ O ₄ -Grupo de tratamiento de QD y NIR (Fig. 6e, f), apoyando la idea de que CoFe ₂ O ₄ -El tratamiento combinado de QD y NIR podría eliminar completamente los xenoinjertos tumorales in vivo. En cuanto al efecto citotóxico de CoFe ₂ O ₄ -QD, al menos en nuestro período de observación, no se detectó ningún efecto adverso obvio a partir de los resultados del análisis de histopatología en órganos importantes de ratones (archivo adicional 2:Fig. S2C). Los datos anteriores proporcionaron pruebas sólidas de que CoFe ₂ O ₄ -Las QD podrían desarrollarse como un nuevo reactivo PTT / PDT para el tratamiento del NSCLC.

Evaluación de la destrucción de tumores in vivo de la combinación de CoFe ₂ O ₄ -Tratamiento QDs y NIR. un Se muestran las imágenes térmicas infrarrojas representativas de ratones M-NSG que llevan xenoinjertos de tumor NCI-H460. b La curva de temperatura muestra el aumento de temperatura dentro de los xenoinjertos tumorales bajo irradiación NIR. c Se fotografió la tinción patológica H&E de cada grupo 1 día después del tratamiento. Se pudo observar una necrosis aparente en el grupo de combinación. Se muestran imágenes representativas, N =3. d La fotografía de los xenoinjertos en cada grupo después del sacrificio de los ratones, N =5. e , f Se registró la curva de crecimiento y el peso de los xenoinjertos tumorales en cada grupo. Los datos se muestran como media ± DE, N =5. *** P <0,001

Discusión

En los últimos años, la investigación sobre el desarrollo de estrategias anti-NSCLC ha logrado avances tremendos. Tanto la medicina de precisión dirigida al CPCNP específico mutante adicto al oncogén como las terapias de bloqueo de puntos de control inmunológico traen un futuro prometedor a los tratamientos clínicos [41, 42]. Sin embargo, dada la complejidad y heterogenicidad del microambiente tumoral y el riesgo subyacente de perder el antígeno tumoral, sigue siendo un cuello de botella reducir la tasa de resistencia a los medicamentos después del estado inmunológico evasivo, lo que conduce a la recaída del tumor en poco tiempo. Por lo tanto, la búsqueda de tratamientos novedosos o intermedios para las terapias del CPCNP es urgente. Entre los enfoques emergentes, los nanomateriales se han valorado y se han incluido en la lista como agentes eficaces para matar el cáncer. Aprovechando su pequeño tamaño, buenas biocompatibilidades y capacidad de transmisión térmica, varios nanomateriales ejercen excelentes capacidades para matar el cáncer en investigaciones recientes [43].

En nuestro estudio, desarrollamos un nuevo CoFe ₂ O ₄ -QD que podrían aplicarse como intermediarios para los tratamientos de NSCLC mediante la inducción de la apoptosis de las células tumorales con efectos sinérgicos de PTT y PDT. Como otros nanomateriales, CoFe ₂ O ₄ -Los QD exhibieron excelentes biocompatibilidades en nuestros estudios que no mostraron toxicidad obvia hacia las células normales y los órganos principales. Aunque descubrimos que la tasa de transmisión térmica no es tan alta como la de otros nanomateriales, es suficiente para CoFe ₂ O ₄ -QD para inducir la apoptosis de células cancerosas bajo la activación del láser NIR. CoFe ₂ O ₄ -Los QD muestran una buena relación lineal con la absorbancia de luz en este estudio y potencialmente generan ROS con la combinación de láser NIR, lo que demuestra además que CoFe ₂ O ₄ -Los QD pueden actuar como fotosensibilizadores ventajosos. A continuación, podemos optimizar aún más la estructura o agregar elementos termosensibles a CoFe ₂ O ₄ -QD que podrían alcanzar una tasa de transmisión térmica más alta para obtener mejores efectos sinérgicos de PTT y PDT [44, 45]. Además, la aplicación de fármacos o anticuerpos químicos en la superficie de CoFe ₂ O ₄ -QDs también es factible, lo que puede traer una eficiencia de matanza superior. Por ejemplo, el enfoque de unir anticuerpos anti-PDL1 o anti-CTLA4 a CoFe ₂ O ₄ -Los QD podrían ser una terapia combinada prometedora para romper el microambiente inmunosupresor dentro de los tumores, que es nuestro próximo interés para hacer un uso completo con CoFe ₂ O ₄ -QDs.

Además, el mecanismo de CoFe ₂ O ₄ En este estudio también se aclararon las QD en la muerte del NSCLC. Confirmamos que CoFe ₂ O ₄ -QDs indujeron la apoptosis de NSCLC principalmente a través de la secreción de ROS después de los efectos sinérgicos PDT y PTT activados por láser NIR. El exceso de generación de ROS causa estrés oxidativo de las células tumorales y directamente daña el ADN, que a su vez activa las vías de señalización aguas abajo y luego induce la muerte de las células tumorales [46, 47]. Entre los cuales, la evidencia creciente ha demostrado que la vía PI3K / AKT podría ser regulada por ROS celulares y conduce a disfunción mitocondrial [48, 49]. Se ha aceptado bien que tras la activación, AKT es fosforilada por PI3K y, por lo tanto, inactiva la proteína proapoptótica Bax y protege a las células de la apoptosis. Además, la AKT fosforilada también puede estabilizar el complejo MDM2 / p53, que regula la supervivencia celular [50]. En este contexto, el papel de dicha vía en CoFe ₂ O ₄ -Se investigó la secreción de ROS inducida por QD. Como era de esperar, encontramos que el exceso de ROS causado por CoFe ₂ O ₄ -QDs redujeron significativamente la expresión de las vías PI3K / AKT y, por lo tanto, causan apoptosis de células tumorales mediante la activación de Bax pero inactivando la proteína Bcl-2. Este hallazgo se confirmó aún más mediante la adición de inhibidor de ROS, que revirtió la expresión de PI3K / AKT y disminuyó la producción de ROS. Dado que se sabe que la vía PI3K / AKT regula la supervivencia y la muerte celular, especialmente en las células cancerosas, se comprenden dichos mecanismos de CoFe ₂ O ₄ -Las QD para matar el NSCLC nos ayudarían a desarrollar más opciones para las terapias combinadas.

En resumen, para desarrollar nuevos fotosensibilizadores para la terapia alternativa de eliminación de tumores, construimos con éxito CoFe ₂ O ₄ -QDs mediante el uso de un enfoque hidrotermal de una manera fácil y de bajo costo en este estudio. El CoFe ₂ O ₄ -Los QD tienen una absorbancia NIR amplia, buena biocompatibilidad y capacidad de conversión fototérmica. Además, en comparación con las QD informadas anteriormente, CoFe ₂ O ₄ -QD exhibieron un efecto sinérgico de PTT / PDT en la eliminación de tumores de NSCLC, lo que representa un agente multifuncional prometedor en otras fototerapias de NSCLC. Además, con la irradiación NIR, CoFe ₂ O ₄ -QDs podrían matar NSCLC principalmente mediante la inducción de la generación de ROS mediante la regulación de la expresión de Bcl-2 / Bax a través de la vía de señalización de PI3K / AKT corriente arriba. En cuanto a la capacidad de matar tumores in vivo, CoFe ₂ O ₄ -Las QD combinadas con NIR podrían eliminar los xenoinjertos de tumores de NSCLC por completo sin efectos tóxicos obvios. Estos hallazgos prueban que CoFe ₂ O ₄ -QDs posee aplicaciones prometedoras que se desarrollarán como un reactivo novedoso para matar NSCLC.

Conclusión

Con todo, CoFe ₂ O ₄ -QDs we synthesized could exhibit superior PTT/PDT synergistic effects in suppressing NSCLC by inducing ROS generation through regulating PI3K/AKT pathway, which shed light to the mechanism research and applications of novel photosensitizers establishments.

Disponibilidad de datos y materiales

Los datos que respaldan los hallazgos de este estudio están disponibles del autor correspondiente a solicitud razonable.

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