Nanotitik MoSe2 yang Diformulasikan Secara Terpadu dalam Nanobola Albumin: Agen Dual-Modalitas Biokompatibel untuk Radioterapi Fototermal Sinergis

Latar Belakang

Kanker payudara tetap menjadi penyebab utama morbidity di seluruh dunia, dengan tingkat metastasis dan rekursi yang tinggi. Terapi konvensional—bedah, kemoterapi, dan radioterapi (RT)—sering mengorbankan jaringan sehat dan menderita efektivitas yang terbatas, terutama dalam mikroambien tumor hipoksia. Kemajuan terbaru dalam terapi fototermal (PTT) telah menunjukkan invasivitas minimal dan spesifisitas spasial yang tinggi, namun PTT sendiri sering gagal menghapus tumor yang dalam atau tidak dapat diakses. Secara penting, hipertermia yang diinduksi NIR dapat meningkatkan oksigenasi tumor, membuat sel kanker lebih rentan terhadap RT. Oleh karena itu, pendekatan gabungan PTT-RT menawarkan rute yang menjanjikan untuk memaksimalkan hasil terapi sambil mengurangi kerusakan sampingan.

Dikalkogenida logam transisi dua dimensi (TMD), termasuk MoS₂, WS₂, dan ReS₂, telah muncul sebagai penyerap NIR yang kuat dan radiosenitisasi karena properti elektronik uniknya. Molibden selenida (MoSe₂) secara khusus telah menunjukkan konversi fototermal yang kuat dan peredapan sinar-X yang tinggi, menjadikannya kandidat yang menarik untuk terapi dual-mode. Namun, ketidakstabilan inherent NDs MoSe₂ dalam kondisi fisiologis membatasi terjemahan klinisnya. Enkapsulasi dalam matriks protein seperti BSA dapat stabilizedkan nanotitik ini dan memberikan kompatibilitas biologis, sementara konjugasi FA memberikan kemampuan targeting tumor melalui reseptor folat yang überekspresi pada banyak sel kanker.

Metode

Bahan

FA-PEG₅₀₀₀-NHS dan CH₃-PEG₅₀₀₀-NHS (Shanghai Ponsure Biotech) digunakan untuk pemasangan FA. Bulk MoSe₂ (Sigma-Aldrich), BSA (≥98 % kemurnian), dan reagen kultur sel standar (Corning) digunakan selama studi.

Persiapan FA-MoSe₂@BSA NS

Bulk MoSe₂ (50 mg) dispersi dalam 25 mL air tisu, di sonikasi (950 W, 25 kHz) selama 12 jam (2 s on/3 s off) untuk menghasilkan NDs ultrafine. Sentrifugasi (6000 rpm, 25 menit; kemudian 12.000 rpm, 30 menit) mengoleksi supernatant, yang mengandung NDs MoSe₂. Penambahan 25 mg BSA dan diaduk selama 6 jam pada 25 °C (pH 7,4) membentuk koaservat, yang disilang dengan gluteraldehida 0,5 % (250 µL). Dialisis (1 hari) menghilangkan penyalin berlebih, menghasilkan MoSe₂@BSA NS. Untuk konjugasi FA, 8 mg FA-PEG₅₀₀₀-NHS dicampur dengan NS dan diaduk selama 2 jam; batch paralel dengan CH₃-PEG₅₀₀₀-NHS (8 mg) berfungsi sebagai kontrol tidak ditargetkan. Dialisis menyelesaikan pemurnian, dan spektroskopi UV–Vis mengukur pemuatan FA (280 nm), menghasilkan efisiensi enkapsulasi 10,5 ± 0,11 %.

Karakterisasi

TEM dan SEM mengonfirmasi inti ND ultrasmall (≈3,8 nm) dan morfologi NS sfemeral (≈140 nm). DLS menunjukkan ukuran hidrodinamik yang stabil dalam air, PBS, dan medium sel. Spektra UV–Vis menampilkan absorpsi NIR yang kuat untuk kedua NDs MoSe₂ dan FA-MoSe₂@BSA NS. XRD mengungkapkan puncak (002) karakteristik, yang menunjukkan struktur MoSe₂ beberapa lapis. Spektra FTIR mengonfirmasi pembentukan ikatan amida antara FA dan BSA. Stabilitas fototermal diukur selama tiga siklus laser (808 nm, 1 W cm⁻²), yang tidak menunjukkan penurunan kenaikan suhu. Citra CT menunjukkan nilai satuan Hounsfield (HU) yang bergantung pada konsentrasi, mengonfirmasi kemampuan peredapan sinar-X.

Penyerapan Selular & Kompatibilitas Biologis

Pewarnaan FITC dan mikroskopi konfokal mengungkapkan penyerapan yang ditingkatkan dari NS yang dikonjugasi FA dalam sel 4T1 dibandingkan NS tidak ditargetkan; pemblokiran dengan FA bebas mengurangi penyerapan, mengonfirmasi endositosis yang dimediasi folat. Spektrometri emisi plasma terhubung secara induktif (ICP-AES) mengukur konten Mo, menguatkan temuan konfokal. Uji hemolisis (0–400 µg mL⁻¹) menunjukkan <5 % hemolisis, dan uji kelayakan sel CCK-8 (0,01–0,4 mg mL⁻¹) menunjukkan >90 % kelayakan sel setelah 24 jam, menunjukkan sitotoksisitas rendah.

Radioterapi Fototermal In Vitro

Di bawah iradiasi 808 nm (1 W cm⁻², 5 menit), FA-MoSe₂@BSA NS meningkatkan suhu lokal sekitar 41 °C (200 µg mL⁻¹), sementara PBS hanya meningkat sekitar 1,5 °C. Digabungkan dengan dosis sinar-X (0–5 Gy), NS yang dikonjugasi FA secara signifikan mengurangi kelayakan 4T1, mencapai kematian sel 92,8 % pada 5 Gy dengan 1 W cm⁻² NIR, melebihi NS tidak ditargetkan atau modalitas tunggal.

Distribusi In Vivo & Efek Fototermal

Pemetaan fluoresens dan ICP-AES dalam tikus Balb/c nude yang menderita 4T1 mengungkapkan akumulasi tumor puncak FA-MoSe₂@BSA NS pada 24 jam setelah injeksi (10 mg kg⁻¹). Setengah hayat darah adalah 0,91 jam (distribusi) dan 16,96 jam (eliminasi). Iradiasi NIR (808 nm, 1 W cm⁻², 5 menit) pada 24 jam menginduksi kenaikan suhu tumor sekitar 22 °C, mengonfirmasi performa fototermal in vivo.

Radioterapi Fototermal In Vivo

Dalam studi enam grup (PBS, NIR, RT, MoSe₂@BSA + NIR + RT, FA-MoSe₂@BSA + NIR, FA-MoSe₂@BSA + NIR + RT), grup dual-mode yang dikonjugasi FA mencapai presesi tumor paling mencolok (≥80 % pengurangan volume) selama 30 hari, tanpa penurunan berat badan yang signifikan atau toksisitas organ (H&E dan jumlah darah lengkap dalam rentang normal).

Kesimpulan

Kami berhasil memproduksi NDs MoSe₂ yang dikonjugasi FA dan dienkapsulasi dalam NS BSA, mencapai agen dual-modalitas yang stabil, ditargetkan tumor, dan biokompatibel. Absorpsi NIR yang kuat dan peredapan sinar-X memungkinkan efek fototermal dan radiosenitisasi sinergis, menghasilkan ablasi tumor yang unggul in vitro dan in vivo dengan toksisitas sistemik minimal. Nanobola multifungsi ini mewakili platform yang menjanjikan untuk terjemahan klinis masa depan dari gabungan terapi fototermal-radioterapi.

Singkatan

BSA:

Albumin serum sapi

FA:

Asam folat

MoSe₂:

Molibden selenida

NDs:

Nanotitik

NIR:

Infrarot dekat

NSs:

Nanobola

PEG:

Polietilena glikol

PTT:

Terapi fototermal

RT:

Radioterapi