Nanoroda Emas Terkait Antibodi dan Dilapisi Silika untuk Diagnosis Cepat dan Terapi Fototermal Cryptococcus neoformans

Latar Belakang

Cryptococcus neoformans adalah jamur kapsulat yang tertutup, yang pertama kali dijelaskan oleh Busse pada tahun 1894 [1]. Infeksi dengan jamur kapsulat Cryptococcus neoformans dapat menghasilkan kolonisasi yang tidak berbahaya pada saluran pernapasan, namun juga dapat mengarah ke meningitis atau penyebaran [2], terutama pada orang dengan kelemahan keimunan seluler yang dimediasi. Kriptokokosis mewakili infeksi jamur yang mengancam nyawa pada pasien dengan infeksi HIV berat dan dapat juga mengkomplikasi transplantasi organ, malignitas retikuloendotelial, perawatan kortikosteroid, atau sarkoidosis [3]. Meningitis kriptokok yang terkait infeksi HIV bertanggung jawab atas lebih dari 600.000 kematian per tahun di seluruh dunia [4]. Meningitis kriptokok dan penyebaran pasti fatal. Pada tahun 1995, Speed dan Dunt melaporkan tingkat mortalitas 14% pada pasien dengan penyakit kriptokok yang diobati dengan amfoterisin B plus flusitosin [5]. Pemeriksaan pada pasien yang diduga kriptokokosis bergantung pada kultur jamur. Namun, masih sedikit solusi cepat dan efektif untuk diagnosis atau pengobatan infeksi C. neoformans pada tahap awal. Selain itu, sebagian besar pasien dengan infeksi kriptokok gagal menerima perawatan yang cepat, sehingga tingkat mortalitas tinggi.

Di antara semua teknik citra, tomografi komputer (CT) adalah salah satu alat diagnosis yang paling berguna di rumah sakit dalam hal ketersediaan, efisiensi, dan biaya [6]. CT mampu mengidentifikasi pola anatomi dan memberikan informasi anatomi komplementer termasuk lokasi, ukuran, dan penyebaran tumor pada kontras endogen [7]. Manifestasi umum dari kriptokokosis pulmonal adalah keberadaan nodul atau massa pulmonal tunggal atau ganda, kavitasi, atau abnormalitas parenkim. Manifestasi ini terdeteksi dengan jelas oleh citra CT [8]. Menggunakan citra radiografi, fitur berikut dari meningitis kriptokok biasanya ditampilkan: ruang Virchow-Robin yang diperluas, peningkatan selaput otak, fisur koroid yang prominen, dan kista parahipokampus [9]. Namun, kriptokokosis awal tidak dapat terdeteksi dengan citra radiologis. Artinya, kita tidak dapat melakukan perawatan yang cepat pada tahap awal. Baru-baru ini, kemajuan dalam mengontrol bentuk/morfologi permukaan nanomaterial emas telah menunjukkan kemampuan besar untuk merancang resonansi plasmon permukaan lokal mereka [10, 11]. Di sini, kami menyelidiki jenis nanomaterial emas yang disebut nanoroda emas (GNR), yang dapat terkait secara selektif dengan jamur. Dalam citra CT klinis, senyawa jod adalah media kontras yang paling sering digunakan. Namun, nomor atom dan kepadatan elektron emas jauh lebih tinggi daripada jod. Emas dapat menginduksi attenuasi X-ray yang kuat, yang menjadikannya kandidat ideal untuk agen kontras CT [7]. Dengan mengaitkan GNR dengan antibodi spesifik, ilmuwan secara potensial dapat menargetkan dan mengambil citra dari jaringan dan patogen tertentu [12].

Amfoterisin B adalah agen terapi utama untuk pengobatan penyakit kriptokok, yang telah digunakan sejak akhir 1960-an [13]. Namun, efikasi klinis amfoterisin B terbatas, dan menimbulkan nefrotoksisitas yang signifikan [14]. Efikasi obat saat ini dikompromikan oleh toksisitas, resistensi obat, atau rentang aktivitas yang tidak memadai [15, 16]. Jadi, metode terapi selektif baru untuk penyakit kriptokok perlu diciptakan. Baru-baru ini, perawatan fototermal banyak digunakan untuk menargetkan dan menghancurkan sel kanker, virus, dan bakteri [17,18,19]. Dibandingkan dengan regimen terapi tradisional, mekanisme agen terapi ini sama sekali berbeda. Cahaya laser dekat inframerah (NIR) adalah metode perawatan fototermal ideal, yang dapat diserap secara spesifik oleh jaringan atau materi. Cahaya dapat menembus jaringan secara efektif dengan kerusakan minimal pada jaringan normal [20]. GNR menyerap cahaya di wilayah NIR (650–900 nm), dan energi cahaya yang diserap dapat diubah menjadi energi termal. Berdasarkan prinsip ini, ini adalah metode ideal untuk menggabungkan radiasi laser NIR dengan GNR untuk pengobatan. Dibandingkan fotosensitisor klasik, GNR memiliki beberapa fitur menguntungkan: penampang serap yang tinggi, kelarutan yang baik, kompatibilitas biologis yang baik, hipotoksisitas, stabilitas cahaya yang hebat, dan mudah dikaitkan dengan molekul target [21]. Beberapa laporan telah menggambarkan bagaimana GNR digunakan untuk perawatan fototermal [22,23,24]. Carpin melakukan eksperimen pada sel kanker payudara yang overexpress gen HER2 dan diinkubasi dengan nanoshell silica–emas terkait anti-HER2. Selanjutnya, kompleks diiradiasi oleh radiasi NIR 808-nm. Dibandingkan grup kontrol, sel-sel tersebut dihancurkan [17]. Wang melaporkan bahwa GNR terkait antibodi dapat memilih target dan menghancurkan bakteri patogenik Salmonella saat diekspos radiasi NIR. Ada penurunan yang sangat signifikan dalam kelangsungan sel Salmonella [19].

Di sini, kami menggunakan nanoroda emas terkait antibodi dan dimodifikasi silika untuk terikat secara spesifik dengan sel C. neoformans. Sel yang terikat dengan kompleks dapat dengan mudah dibedakan dalam citra CT. Nanopartikel emas ini terkait dengan sel C. neoformans melalui konjugasi imun, dan lysis fototermal menyebabkan penurunan signifikan dalam kelangsungan sel. Studi kami mengonfirmasi opsi baru untuk diagnosis dan terapi fototermal C. neoformans in vitro dan memberikan kemungkinan untuk pengobatan kriptokokosis yang aman dan efektif.

Metode

Bahan-Bahan

Anti-C. neoformans antibodi dibeli dari Meridian Life Science (Memphis, TN, USA). Kloroaurat asam (HAuCl₄·3H₂O) diperoleh dari Sigma (St. Louis, MO, USA). Nitrat perak (AgNO₃), tetraetilortosilikat (TEOS), 3-aminopropiltrimetoksisilana (APTS), bromida setiltrimetil amonium (CTAB), borohidrat natrium (NaBH₄), 1-etil-3-(3-dimetil aminopropil)-karbodiimida (EDC), pol(sodium-4-stirenesulfonat) (PSS), dan asam askorbat diperoleh dari J & K Chemical Limited (China). Semua bahan kimia di atas digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut. Air deionisasi (Millipore Milli-Q grade) dengan resistensi 18,2 MΩ cm digunakan dalam semua persiapan.

Sintesis Nanoroda Emas Terkait Antibodi dan Dilapisi Silika

Dalam eksperimen tipikal, GNR disintesis sesuai protokol cetakan bantu bibit [25,26,27]. Jalur sintesis untuk membuat nanoroda emas terkait antibodi dan dilapisi silika (GNR-SiO₂-Ab) diilustrasikan dalam Gambar 1. Dua puluh lima mililiter larutan GNR difusikan pada 12000 rpm selama 15 menit. Larutan atas, yang sebagian besar mengandung molekul CTAB, dibuang, dan endapan didispersikan kembali dalam 20 mL etanol anhydrous yang disesuaikan pH 10 dengan 20 μL amonia 28%. Setelah sistem di-sonicate, TEOS 5 mL (10 mM) ditambahkan dan seluruh sistem diaduk dengan kuat selama 24 jam. GNR yang dilapisi silika dikoleksi dengan sentrifugasi pada 4000 rpm selama 30 menit dan dicuci tiga kali dengan air dan dua kali dengan etanol. Sampel GNR-SiO₂ yang sudah dipurnikan didispersikan kembali dalam 10 mL etanol untuk eksperimen lebih lanjut [28]. Selanjutnya, 10 mL APTS ditambahkan untuk membentuk larutan campuran dan diizinkan bereaksi pada merefluks pada 60 °C selama 1 jam. Hasilnya dicuci dengan air deionisasi selama lima kali dan dikering pada 60 °C selama 3 jam dalam oven vakum untuk mendapatkan GNR-SiO₂-NH₂. Hasilnya kemudian dilapisi dengan polimer (PSS) dengan teknik lapis demi lapis yang menyediakan grup amina yang dapat diakses oleh pelarut [29]. Nanoroda yang diakhiri amina ini diizinkan bereaksi dengan asam karboksilat antibodi yang telah dipurnikan selama 12–16 jam dalam kehadiran EDC, karbodiimida yang larut dalam air yang mempromosikan pembentukan ikatan amida antara asam karboksilat dan amina primer [30]. Setelah inkubasi, kompleks nanoroda-antibodi dipurnikan dengan sentrifugasi dan didispersikan kembali dalam PBS [31].

Karakterisasi GNR-SiO₂-Ab

Ukuran dan morfologi GNR dan GNR-SiO₂-Ab dikarakterisasi menggunakan mikroskop transmisi elektron (TEM; Tecnai G2 spirit Biotwin, FEI, USA), yang beroperasi pada tegangan percepatan 120 kV [20]. Spektra UV-vis diukur pada 20 °C dengan spektrofotometer UV-visibel (Shimadzu UV-2450, Shimadzu, Jepang) yang dilengkapi sel kuarsa 10 mm, di mana panjang jalur cahaya adalah 1 cm. Rentang panjang gelombang 200 hingga 1000 nm di-scan, karena mencakup puncak serapan GNR, anti-C. neoformans antibodi, dan GNR-SiO₂-Ab. GNR-SiO₂-Ab diinkubasi pada 4 °C selama 2 dan 4 minggu. Rentang panjang gelombang 200 hingga 1000 nm di-scan pada kedua titik waktu tersebut.

Pengukuran Satuan Hounsfield GNR-SiO₂-Ab

Larutan air GNR-SiO₂-Ab dengan konsentrasi berbeda dalam kisaran 0,04–4 mg/mL langsung terdeteksi menggunakan scanner CT Philips Brilliance 64 (Philips Healthcare, Belanda). Nilai attenuasi diperoleh dari perangkat lunak citra CT.

Penambatan Sel C. neoformans ke GNR-SiO₂-Ab

Strain C.neoformans tipe A H99 diperoleh dari Laboratorium Kunci Molekuler Mikoa Medis Shanghai (Rumah Sakit Changzheng Shanghai, Universitas Militer Kedua Shanghai, Shanghai, China). Jamur diizinkan untuk diinkubasi dengan GNR dan kompleks nanoroda-antibodi selama 1 jam sebelum persiapan untuk analisis TEM. Citra dikoleksi pada instrumen TEM (Tecnai G2 spirit Biotwin, FEI, USA) yang beroperasi pada tegangan percepatan 120 kV.

Pemeriksaan CT In Vitro Kompleks Jamur-Antibodi-Nanoroda

Bahan dan jamur dibagi menjadi tiga grup, yang mencakup grup jamur (N), grup GPR-SiO₂-Ab (G), dan grup C. neoformans yang terpasang GPR-SiO₂-Ab (G+N). Konsentrasi larutan air GNR-SiO₂-Ab di atas adalah 4 mg/mL. Untuk citra CT in vitro, larutan dari tiga grup disiapkan dalam tab Ep steril 1,5 mL. Semua pemindaian CT dilakukan menggunakan sistem CT di atas.

Efek Terapi Fototermal In Vitro

Sel C. neoformans yang diinkubasi dengan dan tanpa GNR-SiO₂-Ab diekspos pada iradiasi laser NIR (LWIRL 808, Laserwave Ltd., China) selama 5 menit, dengan panjang gelombang 808 nm dan intensitas 30 mW (4 W/cm²). Citra dikoleksi pada instrumen TEM (Tecnai G2 spirit Biotwin, FEI, USA) yang beroperasi pada tegangan percepatan 120 kV. Setelah iradiasi, sel diinkubasi selama 2 jam pada 37 °C dalam kegelapan. Sel C. neoformans yang diinkubasi dengan dan tanpa GNR-SiO₂-Ab dirancang sebagai grup kontrol. Kelangsungan sel ditentukan dengan melakukan uji kelangsungan sel luminesmen CellTiter-Glo® (Promega Corporation, Madison, WI, USA) sesuai petunjuk produsen [28]. Uji kelangsungan sel khusus ini adalah metode homogen, yang dapat menentukan jumlah sel yang hidup. Reaksi yang dikatalisasi luciferase antara luciferin dan ATP digunakan untuk sintesis sel yang aktif secara metabolik. Semua eksperimen diulang enam kali, dan nilai rata-rata ditentukan.

Analisis Statistik

Semua analisis dilakukan menggunakan SPSS versi 13.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, USA). Data dinyatakan sebagai mean ± SD. Nilai P kurang dari 0,05 dianggap menunjukkan signifikansi statistik. Semua gambar yang ditampilkan dalam artikel ini diperoleh dari lebih dari tiga eksperimen independen dengan hasil yang serupa.

Hasil

Sintesis dan Karakterisasi GNR-SiO₂-Ab

Metode untuk GNR yang dilapisi silika dengan TEOS sebagai sumber silika dan APTS sebagai agen penghubung telah dilaporkan sebelumnya [30]. Bentuk atau ukuran GPR tidak berubah saat terkait dengan anti-C. neoformans. Gambar 2 menunjukkan citra TEM GNR-SiO₂-Ab. Nanopartikel ini memiliki lebar 18,48 ± 2,39 nm dan panjang 57,56 ± 4,57 nm.

Properti Spektroskopis dan Stabilitas GNR-SiO₂-Ab

Mengenai properti foto-fisik GNR-SiO₂-Ab, Gambar 3 menunjukkan spektrum serapan GNR-SiO₂, GNR-SiO₂-Ab, dan anti-C. neoformans antibodi. Spektrum GNR-SiO₂ menunjukkan bahwa GNR-SiO₂ memiliki dua pita serapan, panjang gelombang resonansi plasmon permukaan melintang (TSPRW) lemah sekitar 520 nm dan panjang gelombang resonansi plasmon permukaan memanjang (LSPRW) kuat sekitar 808 nm. Setelah terkait dengan antibodi, TSPRW dan LSPRW GNR-SiO₂-Ab adalah 540 dan 835 nm, masing-masing. Dalam perbandingan antara spektrum antibodi dan GNR-SiO2-Ab, keduanya memiliki puncak khusus yang sama sekitar 280 nm. Hasil ini membuktikan bahwa anti-C. neoformans antibodi berhasil terkait dengan GNR-SiO₂. Setelah diinkubasi pada 4 °C selama 2 minggu, TSPRW dan LSPRW GNR-SiO₂-Ab adalah 540 dan 835 nm, masing-masing. Dan data yang sama diamati pada 4 minggu. TSPRW dan LSPRW GNR-SiO₂-Ab tidak berubah setelah diinkubasi selama 4 minggu. Ini mengonfirmasi stabilitas GNR-SiO₂-Ab.

Pengukuran Satuan Hounsfield GNR-SiO₂-Ab

Satuan Hounsfield (Hu) GNR-SiO₂-Ab seperti yang dievaluasi oleh CT klinis. Gambar 4 menampilkan citra CT dalam kisaran 0,04–4 mg/mL GNR-SiO₂-Ab. Seperti konsentrasi GNR-SiO₂-Ab meningkat, intensitas sinyal CT terus meningkat. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3, Hu sebagai fungsi konsentrasi GNR-SiO₂-Ab menampilkan hubungan linier yang baik (R² = 0,9903), yang dijelaskan oleh persamaan berikut: y = 12,52x + 11,971. Hasil ini menyiratkan bahwa GNR-SiO₂-Ab memiliki potensi aplikasi sebagai agen kontras citra X-ray/CT positif.

Penambatan Sel C. neoformans ke GNR-SiO₂-Ab

Citra TEM menunjukkan fitur morfologis sel C. neoformans dan kompleks jamur-antibodi-nanoroda. Sel ini memiliki diameter yang berkisar dari 2 hingga 20 μm. Gambar 5a menampilkan citra TEM sel C. neoformans, yang dikelilingi oleh kapsulat polisakarida. Sel ini berdiameter 4–6 μm tanpa terikat struktur apa pun. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 5b, sel C. neoformans dilapisi oleh banyak GNR-SiO₂-Ab yang teragregasi, setelah diinkubasi dengan kompleks antibodi-nanoroda. Kami menginkubasi sel jamur dengan GNR-SiO₂ untuk mengeksplorasi apakah GNR-SiO₂ terpasang pada C. neoformans. Hasil kami menunjukkan bahwa GNR-SiO₂ tersebar seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 5c. Studi kami menunjukkan bahwa sel C. neoformans dapat terkait secara selektif dengan GNR-SiO₂-Ab.

Pemeriksaan CT In Vitro Kompleks Jamur-Antibodi-Nanoroda

Kami melakukan analisis kuantitatif intensitas sinyal CT melalui program tampilan standar produsen (Philips portal, Philips Healthcare, Belanda). Gambar 6 menggambarkan nilai attenuasi X-ray dari tiga grup. Nilai grup G+N signifikan lebih tinggi daripada grup G dan N. Selain itu, nilai attenuasi X-ray grup G signifikan lebih tinggi daripada grup N. Hasil ini sepemu dengan temuan literatur sebelumnya [31].

Efek Terapi Fototermal In Vitro

Kami mengevaluasi kelangsungan sel dengan melakukan uji kelangsungan sel pada instrumen luminesmen CellTiter-Glo®. Sel yang tidak diobati memiliki kelangsungan lebih besar daripada sel yang diiradiasi NIR (P < 0,05). Selain itu, kelangsungan jamur lebih tinggi dari sel yang terkait GNR-SiO₂-Ab setelah iradiasi NIR (P < 0,05). Selain itu, sel memiliki kelangsungan lebih tinggi dari kompleks jamur-antibodi-nanoroda (P < 0,05). Gambar 7 dengan jelas mengilustrasikan variasi kelangsungan sel C. neoformans dengan berbagai perawatan. Setelah iradiasi, sel C. neoformans mengalami kerusakan fototermal dan struktur normal sel dihancurkan. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 8, sel menampilkan penampilan yang susut, tidak teratur, dan runtuh. Kapsulat polisakarida karakteristik rusak.

Pembahasan

Silika memiliki banyak keuntungan dibandingkan polimer [32]. Proses persiapan yang terlibat cukup mudah, dan ketebalan lapisan silika dapat diubah menjadi ukuran dan porositas yang diinginkan. Selain itu, silika sangat stabil dan memiliki biokompatibilitas, tidak ada perubahan pembengkakan atau porositas dengan perubahan pH, dan tidak rentan terhadap serangan mikroba. Selain itu, silika mudah dimodifikasi permukaan dengan berbagai grup fungsional menggunakan kimia silane dan reagen organosilikon yang tersedia secara komersial untuk biotargeting. GNR yang dilapisi silika mempertahankan properti optik superior GNR dan dapat meningkatkan stabilitas termalnya di bawah iradiasi energi tinggi. Dalam studi kami, setelah dilapisi silika dan terkait dengan anti-C. neoformans antibodi, GNR menunjukkan geser merah puncak resonansi plasmon permukaan, karena peningkatan indeks bias medium di sekitarnya [32, 33]. Hasil juga menunjukkan bahwa ukuran sampel semakin besar setelah modifikasi dan terkait. Data ini menyiratkan bahwa kami berhasil mengaitkan nanopartikel emas dengan anti-C. neoformans antibodi. Namun, kami tidak dapat mengesampingkan kemungkinan bahwa GNR-SiO₂ memiliki kekuatan khusus untuk terkait sel setelah terikat dengan antibodi, dan kami akan melakukan studi lebih lanjut di masa depan. Dalam studi ini, kami berhasil melampirkan GNR-SiO₂-Ab ke kapsulat sel melalui reaksi antigen-antibodi sederhana. Selain itu, kami berhasil memastikan bahwa kompleks kami menargetkan antigen pada kapsulat sel.

GNR telah mendapatkan perhatian luas selama satu dekade terakhir. Hainfeld et al. [34] pertama kali melaporkan bahwa GNR dapat digunakan sebagai agen kontras X-ray. GNR memberikan beberapa keuntungan dibandingkan molekul jod, agen kontras kondisional. Karena nomor atom dan kepadatan elektron yang tinggi, GNR menunjukkan koefisien attenuasi X-ray yang relatif tinggi. Nomor atom dan kepadatan elektron emas (79 dan 19,32 g/cm³, masing-masing) lebih tinggi daripada jod (53 dan 4,9 g/cm³) [7]. Jod sebagai agen kontras X-ray memiliki banyak efek samping serius, seperti nefrotoksisitas dan reaksi alergi parah. Namun, GNR bertahan dalam tubuh jauh lebih lama daripada agen kontras jod, yang berarti ada cukup waktu untuk mengamati citra. Selain itu, GNR dapat menargetkan sel kanker, virus, dan bakteri, melalui fungsionalisasi permukaan dengan berbagai molekul, seperti peptida atau antibodi. Reuveni et al. [31] telah menunjukkan bahwa berbagai jenis molekul dapat dilampirkan pada permukaan GNR. Dalam studi ini, intensitas sinyal CT terus meningkat, bersama dengan peningkatan konsentrasi GNR-SiO₂-Ab, menghasilkan citra yang lebih terang. GNR-SiO₂-Ab menunjukkan potensi positif yang signifikan sebagai agen kontras citra X-ray/CT, serta GNR. Serapan X-ray nanoroda emas tetap tidak terpengaruh, meski dengan modifikasi permukaan. Data ini menunjukkan bahwa properti attenuasi X-ray GNR-SiO₂-Ab tidak berubah secara signifikan sebagai akibat dari modifikasi permukaan. Ini sepemu dengan temuan yang dilaporkan dalam literatur sebelumnya [35,36,37]. Fungsionalisasi permukaan adalah alat yang kuat yang memungkinkan targeting pasif atau aktif GNR ke situs tertarik tertentu. Dalam studi kami, kami berhasil melampirkan GNR-SiO₂-Ab ke kapsul C. neoformans. Selain itu, kami menentukan apakah partikel terkait antibodi ini dapat digunakan sebagai nanoprob saat melakukan citra CT target dari sel C. neoformans in vitro. Kami mengamati bahwa citra sel C. neoformans yang tersuspendi dalam PBS tampak cukup mirip dengan citra yang dihasilkan dari sel C. neoformans yang tersuspendi dalam air. Namun, sulit untuk membedakan citra jamur dari jaringan lunak. Sebuah antibodi dapat menginduksi agregasi GNR yang jauh lebih besar dengan terikat pada permukaan sel C. neoformans sehingga menghasilkan nilai attenuasi yang jauh lebih tinggi dari sebelumnya. Dengan demikian, kita dapat berhasil mencapai attenuasi X-ray jamur yang dapat dibedakan. Berdasarkan hasil kami, deteksi C. neoformans dengan citra CT dapat dicapai dan membawa peluang baru dalam diagnostik.

GNR telah banyak digunakan untuk terapi fototermal tumor [22, 38, 39]. Studi kami menunjukkan bahwa GNR-SiO₂-Ab dapat menjadi alat selektif untuk menghancurkan sel C. neoformans. Hasil kami mengonfirmasi bahwa membran sel C. neoformans mengalami kerusakan yang tidak dapat diperbaiki dan parah setelah diobati NIR. Selain itu, kelangsungan sel berkurang secara signifikan dibandingkan sel yang tidak diobati. Hasil ini menunjukkan bahwa radiasi NIR sendiri menyebabkan kematian sel C. neoformans. Namun, kelangsungan sel yang diinkubasi dengan GNR-SiO₂-Ab juga telah ditekan. Pada sel yang diinkubasi dengan GNR-SiO₂-Ab dan diekspose pada iradiasi NIR, kelangsungan sel berkurang secara signifikan dibandingkan grup lain. Kami memastikan bahwa GNR-SiO₂-Ab terkait secara selektif dengan jamur dan meningkatkan efek radiasi NIR. GNR-SiO₂-Ab memiliki kemampuan efek terapi fototermal selektif pada sel C. neoformans. Mekanisme efek belum pernah dilaporkan sebelumnya. Kami spekulasi bahwa gangguan membran sel mungkin diinduksi oleh kematian sel yang diinduksi iradiasi. Norman et al. [18] melaporkan bahwa kelangsungan Pseudomonas aeruginosa berkurang secara signifikan ketika spesies ini diekspose pada iradiasi dan terikat dengan nanoroda emas, yang dikaitkan kovalen dengan antibodi spesifik. Sel ini juga menunjukkan area membran sel yang sangat terganggu dengan kerusakan yang tidak dapat diperbaiki, yang disebabkan oleh paparan radiasi NIR. Ketika nanopartikel diekspose pada radiasi NIR, membran sel rusak karena beberapa faktor, termasuk ledakan nanopartikel, gelombang kejut, pembentukan gelembung, dan disintegrasi termal [40].

Dalam studi ini, kematian atau aktivitas yang berkurang sel C. neoformans terjadi ketika membran sel terintegrasi dan dihancurkan oleh energi termal. Namun, studi lebih lanjut harus dilakukan untuk mengonfirmasi hipotesis ini. Sel C. neoformans rusak oleh faktor berikut: kenaikan temperatur yang terlokalisasi, ledakan nanopartikel, gelombang kejut, pembentukan gelembung, dan disintegrasi termal yang disebabkan oleh radiasi NIR. Khususnya, sel C. neoformans secara substansial rusak ketika diekspose hanya pada radiasi NIR. Ada dua kemungkinan untuk menjelaskan bagaimana GNR-SiO₂-Ab yang ditargetkan merangsang radiasi NIR dengan memicu destruksi fototermal sel C. neoformans. Salah satu kemungkinan adalah bahwa di dalam kapsul sel C. neoformans, GNR-SiO₂-Ab yang ditargetkan menginduksi kenaikan temperatur yang terlokalisasi. Kemungkinan kedua adalah bahwa akibat reaksi antigen-antibodi antara GNR-SiO₂-Ab dan kapsul sel C. neoformans, terdapat perubahan struktural pada dinding sel dan kapsul. Akibat perubahan tersebut, sel akan lebih sensitif terhadap perawatan fototermal [41]. Studi sebelumnya telah mengonfirmasi toksisitas rendah nanoroda emas [22, 42, 43], dan studi lebih lanjut akan diperlukan untuk menyelidiki efek terapi fototermal in vivo. Hal yang paling menyesal dari studi kami adalah kami tidak membahas kapasitas pemuatan GNR-SiO₂-Ab. Studi lebih lanjut akan difokuskan pada hubungan antara kapasitas pemuatan GNR-SiO₂-Ab dan efek fototermal.

Kesimpulan

Kami berhasil memproduksi GNR-SiO₂-Ab, yang ditargetkan pada sel C. neoformans. Nanoroda emas terkait antibodi spesifik ini meningkatkan attenuasi X-ray sel C. neoformans dalam citra CT. Hasil kami menunjukkan bahwa GNR imun, yang diarahkan oleh antibodi, meningkatkan efek terapi fototermal yang diinduksi NIR pada sel C. neoformans. Selain itu, GNR-SiO₂-Ab memungkinkan manipulasi yang mudah dan prosedur minimal invasi dalam diagnosis dan pengobatan infeksi C. neoformans, dengan fokus pada potensi aplikasi klinis dari pendekatan ini.