CoFe2O4-Quantum Dots untuk Terapi Fototermal/Fotodinamik Sinergis Kanker Paru Non-Sel Kecil Melalui Pemicu Apoptosis dengan Mengatur Jalur PI3K/AKT

Materi dan Metode

Sintesis CoFe₂ O₄ -QD

CoFe₂ O₄ -QDs disintesis melalui metode hidrotermal. Biasanya, 0,238 g CoCl₂ ·6H₂ O dan 0,808 g Fe(TIDAK₃ )₃ ·9H₂ O dilarutkan dalam 10 mL H₂ O dan 10 mL pelarut campuran propilen glikol, lalu diaduk selama 10 menit. Kemudian 4 mL ditranol amina ditambahkan ke dalam larutan setetes demi setetes, diikuti dengan pengadukan selama 30 menit. Kemudian bubur yang diperoleh ditransformasikan ke dalam autoklaf tahan karat 50 mL berlapis Teflon. Autoklaf dipertahankan pada suhu 160 selama 3 jam dalam oven. CoFe₂ O₄ -QDs dikumpulkan dengan sentrifugasi pada 8500 rpm selama 10 menit dan kemudian dibilas dengan air deionisasi dan etanol berturut-turut. Reagen dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 1.

Karakterisasi CoFe₂ O₄ -QD

Morfologi dan ukuran CoFe yang disiapkan₂ O₄ -QD ditentukan oleh sistem TEM dan EDS. Struktur kristal dianalisis dengan difraktometer sinar-X (Bruker Germany) yang dilengkapi dengan radiasi Cu Ka (k = 0.15406 nm). Spektrum absorbansi CoFe₂ O₄ -QD dideteksi dengan spektrofotometer SHIMADZU UV-2600. Status valensi elemen CoFe₂ O₄ -QD ditentukan dengan pengukuran spektroskopi fotoemisi sinar-X (XPS, VG ESCALAB 220I-XL, USA). Gambar termal direkam dengan kamera termal IR (FLIR E50, USA).

Budaya Sel

Garis sel NSCLC NCI-H460 (H460) dan A549 dan sel endotel vena umbilikalis manusia (HUVECs) diperoleh dari ATCC dan diuji untuk mikro-plasma negatif. Sel H460 dan A549 dikultur dalam RPMI-1640 yang dilengkapi dengan 10% serum janin sapi (FBS) dan 1% Penicillin-Streptomycin (Gibco). HUVEC dikultur dalam media pertumbuhan sel endotel (Sigma, #211-500). Semua sel disimpan dalam kelembaban gelap 37 inkubator dengan 5% CO₂ .

Deteksi Sitotoksisitas

Berbagai konsentrasi kerja (0,1, 0,5, 1,0, 2,0 mg/mL) CoFe₂ O₄ -QD ditambahkan dan dikultur dengan HUVEC selama 24 jam. Setelah inkubasi, media kultur diubah dan CCK-8 regent ditambahkan ke setiap sumur diikuti dengan inkubasi 1 jam. Kemudian, pelat diukur pada 450 nm dengan EnSpire™ Multimode Plate Reader. Rasio viabilitas sel diambil sebagai 100% pada HUVECs kontrol.

Analisis Apoptosis

Sel H460 dan A549 (2 × 10 ⁵ ) dibiakkan di piring 6-sumur semalaman sebelum diobati dengan 1,0 mg/mL CoFe₂ O₄ -QD dikombinasikan dengan laser NIR 808 nm selama 5 mnt. Kemudian sel dicuci dan diwarnai dengan kit apoptosis Annexin-V/PI (BD; #556547) mengikuti instruksi pabrik. Adapun uji apoptosis HUVECs, HUVECs diinkubasi dengan konsentrasi CoFe₂ yang berbeda. O₄ -QD. Rasio apoptosis ditentukan seperti yang dijelaskan di atas.

Deteksi ROS Seluler

Sel H460 dan A549 dikultur dalam pelat 6-sumur semalaman. Sel diinkubasi dengan atau tanpa 1,0 mg/mL selama 1 jam dan diobati dengan laser NIR 808 nm selama 5 menit. Setelah perawatan, DCFH-DA ditambahkan dan diinkubasi selama 30 menit diikuti dengan deteksi FACS dengan eksitasi/emisi pada 485 nm/535 nm. Adapun uji penghambatan ROS, ROS inhibitor NAC (Sigma; A7250) ditambahkan sesuai dengan instruksi pabrik. Data selanjutnya dikuantifikasi dengan perangkat lunak Flow-jo.

Analisis Western Blot

Sel H460 dan A549 diperlakukan sebagai uji apoptosis, dan seluruh protein sel diekstraksi menggunakan buffer lisis RIPA. Deteksi Western blot dilakukan seperti yang dijelaskan sebelumnya [37]. Antibodi yang digunakan dalam penelitian ini tercantum di bawah ini:kelinci poliklonal anti-Bcl-2 (abcam; ab59348), kelinci monoklonal anti-Bax (abcam; ab32503), kelinci poliklonal anti-P -PI3K (Bio-Vision; 3152-100), kelinci anti-P monoklonal -AKT-S473 (CST; 4060S), anti-β-Actin monoklonal kelinci (CST; 4970S), antibodi terkait-HRP-IgG anti-kelinci (CST; 7074S). Kuantifikasi ditentukan dengan menggunakan perangkat lunak Image-J.

Studi In vivo Efek Anti-NSCLC Kombinasi CoFe₂ O₄ dan Perawatan NIR

Untuk menentukan kemampuan membunuh tumor CoFe₂ O₄ -QDs, sel H460 ditanamkan secara subkutan dengan 50% MatriGel ke tikus NSG (N = 8 setiap kelompok). Tikus M-NSG jantan berusia 4–6 minggu diperoleh dari Shanghai Model Organisms (#NM-NSG-001) untuk semua percobaan in vivo. Ketika tumor divisualisasikan dan volumenya mencapai hampir 5 mm × 5 mm, semua tikus secara acak dibagi menjadi empat kelompok, diberi nama sebagai Kontrol, hanya NIR, CoFe₂ O₄ -QD saja dan CoFe₂ O₄ -QDs + NIR kelompok, masing-masing. Kemudian tikus di CoFe₂ O₄ -QD saja dan CoFe₂ O₄ Kelompok -QDs + NIR diinjeksi secara intratumor dengan 50 L CoFe₂ O₄ (5,0 mg/kg) berdasarkan penelitian kami sebelumnya [37], sedangkan kelompok Kontrol dan NIR disuntik dengan 50 μL PBS. Setelah injeksi, laser NIR 808 nm (1 W/cm ² ) dilakukan di NIR dan CoFe₂ O₄ -QDs + NIR grup selama 10 menit, yang dipantau oleh peralatan pencitraan termal inframerah. Volume tumor dicatat setiap hari dan dihitung dengan rumus V = panjang × lebar ² /2. Setelah diameter xenograft tumor pada tikus yang tersisa mencapai hampir 15 mm, tikus dikorbankan dan xenograft tumor difoto dan disimpan untuk deteksi lebih lanjut. Semua eksperimen dan protokol hewan telah disetujui oleh Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) dan Komite Kesejahteraan Hewan Rumah Sakit Universitas Peking Shenzhen.

Analisis Pewarnaan H&E dan Imunohistopatologi

Untuk penilaian patologis, xenograft tumor (N = 3) dipanen satu hari setelah perawatan di masing-masing kelompok dan kemudian difiksasi dalam formalin buffer 10% setelah tertanam dalam parafin untuk pewarnaan H&E dan deteksi IHC. Untuk evaluasi toksisitas in vivo, ginjal, hati, paru-paru, jantung dan limpa tikus diekstraksi dan difiksasi untuk penilaian patologis. Untuk pewarnaan IHC, antibodi anti-Ki67 (Abcam; ab15580) digunakan. Kuantifikasi area positif IHC dilakukan oleh perangkat lunak Fiji.

Analisis Statistik

Untuk semua eksperimen, “N ” mewakili jumlah pengulangan atau jumlah tikus yang digunakan seperti yang ditunjukkan pada legenda gambar. t Student siswa -test atau ANOVA satu arah digunakan untuk perbandingan statistik. P <0,05 dianggap signifikan secara statistik sementara “ns” ditampilkan tidak signifikan. P < 0,05, P < 0.01 dan P < 0.001 masing-masing ditandai dengan tanda bintang “*”, “**” dan “***”. Data dianalisis menggunakan GraphPad Prism 5.

Hasil

Karakteristik Novel CoFe₂ O₄ -QD

Pertama, kami membuat CoFe₂ O₄ -QD menggunakan pendekatan hidrotermal yang berbiaya rendah dan mudah dilakukan. Gambar TEM CoFe₂ O₄ -QD ditunjukkan pada Gbr. 1a, menampilkan pola yang seragam dan stabil dengan diameter sekitar 3,4 nm (Gbr. 1b). CoFe yang sudah disiapkan₂ O₄ -QD berwarna coklat tua (Gbr. 1b) dan dengan kelarutan yang sangat baik dalam air. Selanjutnya, gambar TEM resolusi tinggi (Gbr. 1c) menampilkan jarak kisi (222) adalah sekitar 0,242 nm yang konsisten dengan parameter kristal CoFe₂ O₄ -QD [38, 39]. Selain itu, spektrum elemen (Gbr. 1d) lebih lanjut mengkonfirmasi komponen elemen CoFe₂ O₄ -QDs adalah Co dan Fe, dan rasio atom Co dan Fe sekitar 1:2. Data ini menampilkan konstruksi CoFe yang berhasil₂ O₄ -QD untuk penelitian lebih lanjut kami.

Persiapan dan karakterisasi CoFe₂ O₄ -QD. a Gambar TEM representatif dari CoFe yang disiapkan₂ O₄ -QD. Bilah skala, 20 nm. b Analisis global ukuran CoFe₂ O₄ -QD dengan diameter rata-rata 3,4 nm. Sisipan adalah foto digital representatif dari CoFe₂ O₄ -suspensi QD. c Pinggiran kisi nanocrystals yang disiapkan sesuai dengan CoFe₂ O₄ -QDs HRTEM gambar. Bilah skala, 2 nm. d CoFe yang sudah disiapkan₂ O₄ -QDs menunjukkan distribusi seragam Co, Fe dan O. Peta elemen representatif ditampilkan

Deteksi Sifat Fisik CoFe₂ O₄ -QD

Untuk menentukan sifat fisik CoFe yang disiapkan₂ O₄ -QD, kami melakukan beberapa deteksi setelah konstruksi. Dengan uji penentuan absorbansi NIR, CoFe₂ O₄ -QD menunjukkan konversi fototermal yang tepat dengan cara yang bergantung pada konsentrasi dan peningkatan suhu (ΔT ) dapat disesuaikan dari 0,3 hingga 18,9 °C (Gbr. 2a). Selain itu, pada konsentrasi 1,0 mg/mL CoFe₂ O₄ -QD, dengan meningkatkan daya radiasi NIR dari 0,5 menjadi 2,0 W/cm ² , T dapat disetel dari 0,8 hingga 24,3 °C (Gbr. 2b). Data ini menunjukkan bahwa kinerja konversi fototermal CoFe₂ O₄ -QDs tergantung pada konsentrasi dan kekuatan iradiasi. Selanjutnya, stabilitas CoFe₂ O₄ -QDs memicu konversi fototermal ditentukan dengan periode iradiasi (Gbr. 2c). Meskipun efisiensi konversi cahaya-ke-panas yang dihitung adalah 7,18% (Gbr. 2d), itu cukup untuk disertai untuk meningkatkan efek PDT CoFe₂ O₄ -QD. Selain itu, panjang gelombang terpanjang CoFe₂ O₄ -QD dapat menyerap cahaya sekitar 808 nm (Gbr. 2e, f). Secara keseluruhan, data ini menunjukkan bahwa CoFe₂ O₄ -QD dapat dikembangkan menjadi agen sinergis PTT/PDT yang menjanjikan untuk terapi pembunuh tumor alternatif.

Evaluasi properti CoFe₂ O₄ -QD. a Konversi fototermal CoFe₂ O₄ -QDs ditentukan di bawah konsentrasi yang berbeda. Kurva pemanasan ditampilkan. b Cara ketergantungan energi iradiasi CoFe₂ O₄ -QD ditampilkan pada kepadatan daya yang berbeda (0,5–2,0 W/cm ² ). c CoFe₂ O₄ -QD memiliki konversi fototermal yang stabil yang terdeteksi dengan 4 siklus penyinaran terus menerus pemanasan-pendinginan (1.0 W/cm ² ). d Efisiensi CoFe₂ O₄ -QDs konversi fototermal. e , f Hubungan panjang gelombang dan absorbansi CoFe₂ O₄ -QD

Penilaian Sitotoksisitas CoFe₂ O₄ -QD Menuju Sel Normal

Karena nanopartikel banyak digunakan sebagai pengiriman obat atau intra-medium untuk terapi tumor, sitotoksisitas CoFe₂ O₄ -QD terhadap sel normal terutama sel epitel vaskular manusia harus dikonfirmasi untuk penggunaan lebih lanjut. Oleh karena itu, dari hasil sebelumnya, kami menguji konsentrasi yang berbeda (0,1, 0,5, 1,0, dan 2,0 mg/mL) CoFe₂ O₄ -QD. Setelah dikultur bersama dengan HUVECs (garis sel epitel manusia normal), reagen CCK-8 ditambahkan untuk mendeteksi viabilitas sel. Tidak ada sitotoksisitas yang jelas diamati dibandingkan dengan kelompok kontrol (Gbr. 3a). Dalam konteks ini, uji apoptosis lebih lanjut dilakukan untuk mencapai hasil yang konsisten dengan kondisi yang sama (Gbr. 3b). Kuantifikasi tingkat apoptosis menunjukkan tidak ada perbedaan yang signifikan dibandingkan dengan kelompok kontrol (Gbr. 3c). Data ini menunjukkan bahwa CoFe₂ O₄ -QDs tidak memiliki efek toksik yang nyata pada sel normal, yang menunjukkan bahwa CoFe₂ O₄ -QD berpotensi digunakan sebagai perantara pengiriman obat.

Penilaian in vitro sitotoksisitas CoFe₂ O₄ -QDs menuju sel normal. a Uji viabilitas sel CCK-8 dalam HUVECs dilakukan di bawah konsentrasi CoFe₂ yang berbeda O₄ -QD. Viabilitas kelompok kontrol diambil sebagai 100%. Data ditampilkan sebagai mean ± SD, N = 3. b Apoptosis HUVECs ditentukan dengan deteksi FACS. Gambar representatif dari konsentrasi yang ditunjukkan ditampilkan, N = 3. c Kuantifikasi rasio apoptosis. Mereka menunjukkan non-signifikansi dibandingkan dengan kelompok kontrol. Data ditampilkan sebagai mean ± SD

Kombinasi NIR dan CoFe₂ O₄ -QDs Menginduksi Apoptosis NSCLC

Untuk menentukan potensi kemampuan membunuh kanker NSCLC CoFe₂ O₄ -QDs, penyinaran laser NIR (808 nm) dilakukan dikombinasikan dengan inkubasi CoFe₂ O₄ -QD secara in vitro. Kemudian dilakukan uji apoptosis setelah perlakuan, baik sel H460 maupun A549 menunjukkan laju apoptosis yang agresif dengan kombinasi CoFe₂ O₄ -QD dan laser NIR (Gbr. 4a, b). Kuantifikasi menunjukkan perbedaan yang signifikan dibandingkan dengan kelompok kontrol, sedangkan CoFe₂ O₄ -QDs only atau NIR only tidak menunjukkan perbedaan yang menunjukkan bahwa CoFe₂ O₄ -QD plus NIR dapat menginduksi efek anti-NSCLC (Gbr. 4a, b). Telah diketahui bahwa perubahan tingkat protein Bcl-2/Bax penting untuk menentukan apakah sel akan mengalami apoptosis [40]. Konsisten dengan ide ini, tingkat protein Bcl-2 dan Bax ditentukan pada sel H460 dan A549 setelah perawatan (Gbr. 4c, d). Data juga menunjukkan bahwa rasio Bcl-2/Bax menurun, yang dianggap sebagai penanda apoptosis yang dimediasi mitokondria. Oleh karena itu, kami mempresentasikan bahwa CoFe₂ O₄ -QDs plus NIR memunculkan efek anti-NSCLC melalui pengaktifan jalur apoptosis yang dimediasi mitokondria.

Kombinasi in vitro CoFe₂ O₄ -QDs dan NIR menginduksi apoptosis NSCLC. a , b NSCLC H460 dan A549 diperlakukan dengan kombinasi CoFe₂ O₄ -QD dan laser NIR selama 5 menit. Sel-sel apoptosis dievaluasi dengan pewarnaan Annexin-V dan dideteksi oleh FACS. Kuantifikasi ditampilkan masing-masing juga. Data ditampilkan sebagai mean ± SD, N = 3. **P < 0.01 vs Kontrol, NIR, CoFe₂ O₄ kelompok. c , d Kadar protein Bcl-2 dan Bax ditentukan dengan analisis Western blot pada NCI-H460 dan A549 NSCLC setelah perlakuan. Gambar representatif ditampilkan. Kuantifikasi ditampilkan setelah kalibrasi ke ekspresi kontrol internal -Actin. Data ditampilkan sebagai mean ± SD, N = 3. *P < 0,05 vs Kontrol, NIR, CoFe₂ O₄ grup

Kombinasi CoFe₂ O₄ -QDs dan NIR Menginduksi Generasi ROS melalui Jalur PI3K/AKT

Disfungsi mitokondria selalu mengarah ke tingkat generasi ROS yang diregulasi, yang menyebabkan kematian sel di NSCLC. Dalam konteks ini, kami melakukan deteksi ROS setelah CoFe₂ O₄ -QDs ditambah perawatan NIR dalam sel H460 dan A549. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelepasan ROS yang sangat besar pada kelompok kombinasi, yang menunjukkan peningkatan efek PDT dapat diinduksi oleh CoFe₂ O₄ -QD bahkan dengan efisiensi transmisi fototermal yang rendah (File tambahan 1:Gbr. S1A, B). Selanjutnya, tingkat protein terkait jalur pensinyalan PI3K/AKT juga berkurang, yang menunjukkan bahwa perubahan ROS diatur oleh jalur PI3K/AKT, yang mengarah pada perubahan tingkat ekspresi protein Bcl-2/Bax (Gbr. 4c, d, File tambahan 1:Gambar. S1C, D). Untuk mengkonfirmasi ide ini, ROS inhibitor NAC ditambahkan untuk membalikkan fenomena tersebut (Gbr. 5a, b). Kemudian, ekspresi PI3K/AKT ditentukan untuk diselamatkan setelah perawatan NAC, yang selanjutnya menegaskan bahwa ROS dilepaskan setelah CoFe₂ O₄ -QDs ditambah pengobatan NIR diatur oleh jalur PI3K/AKT (Gbr. 5c, d). Temuan ini sangat mendukung gagasan bahwa kombinasi CoFe₂ O₄ -QDs dan NIR dapat menyebabkan PTT dan efek PDT sinergis dalam membunuh sel NSCLC dengan menginduksi apoptosis yang bergantung pada disfungsi mitokondria (ROS).

Kombinasi CoFe₂ O₄ -QDs dan NIR menginduksi pembentukan ROS melalui pengaturan jalur PI3K/AKT. a , b NCI-H460 dan A549 NSCLC diperlakukan dengan CoFe₂ O₄ -QD dan laser NIR dengan atau tanpa NAC selama 5 menit. Tingkat ROS dideteksi oleh FACS dan intensitas fluoresen rata-rata dihitung, masing-masing. Data ditampilkan sebagai mean ± SD, N = 3. **P < 0.01. c , d Tingkat protein P -PI3K dan P -AKT ditentukan dengan analisis Western blot. Gambar representatif ditampilkan, N = 3

Penilaian Anti-NSCLC In vivo terhadap Kombinasi CoFe₂ O₄ -QD dan NIR

Berdasarkan hasil in vitro, kami selanjutnya menyelidiki efek anti-NSCLC dari CoFe₂ O₄ Perawatan kombinasi -QDs dan NIR pada model tikus bantalan tumor NSCLC. Tikus M-NSG ditanamkan secara subkutan dengan sel H460. Setelah disuntik secara intratumor dengan CoFe₂ O₄ -QDs, iradiasi laser NIR menyebabkan kenaikan suhu yang cepat hingga sekitar 56 °C di bawah monitor peralatan deteksi termal (Gbr. 6a, b). Selain itu, pewarnaan histopatologi menunjukkan area nekrosis luas yang diamati pada kelompok kombinasi yang menunjukkan bahwa CoFe₂ O₄ -QDs ditambah pengobatan NIR menyebabkan kematian sel tumor sebagai akibat dari eliminasi tumor (Gbr. 6c, d). Pewarnaan IHC lebih lanjut juga menunjukkan bahwa area positif Ki-67 menyusut secara agresif dibandingkan dengan kelompok lain setelah pengobatan kombinasi yang menunjukkan bahwa xenograft tumor yang diobati tidak dapat lagi berkembang biak (File tambahan 2:Gambar. S2A, B). Selanjutnya, kami menindaklanjuti selama 12 hari setelah CoFe₂ O₄ -Pengobatan QD dan NIR. Seperti yang kami harapkan, ukuran dan berat xenograft tumor pada kelompok lain tumbuh pesat tetapi tidak pada CoFe₂ O₄ -QDs dan kelompok perlakuan NIR (Gbr. 6e, f), mendukung gagasan bahwa CoFe₂ O₄ Pengobatan gabungan -QDs dan NIR dapat sepenuhnya menghilangkan xenograft tumor in vivo. Adapun efek sitotoksik CoFe₂ O₄ -QDs, setidaknya dalam periode pengamatan kami, tidak ada efek samping yang jelas terdeteksi dari hasil analisis histopatologi dalam organ penting tikus (file tambahan 2:Gambar. S2C). Data di atas memberikan bukti kuat bahwa CoFe₂ O₄ -QD dapat dikembangkan sebagai reagen PTT/PDT baru untuk pengobatan NSCLC.

Penilaian pembunuhan tumor in vivo dari kombinasi CoFe₂ O₄ -Pengobatan QD dan NIR. a Gambar termal inframerah representatif dari tikus M-NSG yang mengandung xenograft tumor NCI-H460 ditampilkan. b Kurva suhu menunjukkan peningkatan suhu dalam xenograft tumor di bawah iradiasi NIR. c Pewarnaan patologis H&E masing-masing kelompok difoto 1 hari setelah perawatan. Nekrosis yang nyata dapat diamati pada kelompok kombinasi. Gambar representatif ditampilkan, N = 3. d Foto xenograft di setiap kelompok setelah tikus dikorbankan, N = 5. e , f Kurva pertumbuhan dan berat xenograft tumor pada masing-masing kelompok dicatat. Data ditampilkan sebagai mean ± SD, N = 5. ***P < 0.001

Diskusi

Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian pengembangan strategi anti-NSCLC telah mencapai kemajuan yang luar biasa. Baik obat presisi yang menargetkan NSCLC mutan yang kecanduan onkogen dan terapi blokade pos pemeriksaan imun membawa masa depan yang menjanjikan dalam perawatan klinis [41, 42]. Namun, mengingat kompleksitas dan heterogenitas lingkungan mikro tumor dan risiko yang mendasari hilangnya antigen tumor, tetap menjadi hambatan untuk menurunkan tingkat resistensi obat mengikuti status menghindar kekebalan, yang menyebabkan kekambuhan tumor dalam waktu singkat. Oleh karena itu, mencari pengobatan baru atau perantara untuk terapi NSCLC sangat mendesak. Di antara pendekatan yang muncul, bahan nano telah dihargai dan terdaftar di depan sebagai agen pembunuh kanker yang efektif. Mengambil keuntungan dari ukurannya yang kecil, biokompatibilitas yang baik dan kemampuan transmisi termal, beberapa bahan nano mengerahkan kemampuan membunuh kanker yang sangat baik dalam penelitian terbaru [43].

Dalam penelitian kami, kami mengembangkan novel CoFe₂ O₄ -QDs yang dapat diterapkan sebagai perantara untuk perawatan NSCLC melalui penginduksian apoptosis sel tumor dengan efek PTT dan PDT yang sinergis. Seperti bahan nano lainnya, CoFe₂ O₄ -QD menunjukkan biokompatibilitas yang sangat baik dalam penelitian kami yang tidak menunjukkan toksisitas yang jelas terhadap sel normal dan organ utama. Meskipun kami menemukan tingkat transmisi termal tidak setinggi nanomaterial lainnya, itu cukup untuk CoFe₂ O₄ -QDs untuk menginduksi apoptosis sel kanker di bawah aktivasi laser NIR. CoFe₂ O₄ -QDs menunjukkan hubungan linier yang baik dengan absorbansi cahaya dalam penelitian ini dan berpotensi menghasilkan ROS dengan kombinasi laser NIR, yang selanjutnya membuktikan bahwa CoFe₂ O₄ -QD dapat bertindak sebagai fotosensitizer yang diuntungkan. Kami selanjutnya dapat lebih mengoptimalkan struktur atau menambahkan elemen sensitif termal ke CoFe₂ O₄ -QDs yang dapat mencapai tingkat transmisi termal yang lebih tinggi untuk efek PTT dan PDT sinergis yang lebih baik [44, 45]. Selain itu, mengoleskan obat kimia atau antibodi pada permukaan CoFe₂ O₄ -QD juga layak, yang dapat menghasilkan efisiensi pembunuhan yang unggul. Misalnya, pendekatan yang menghubungkan antibodi anti-PDL1 atau anti-CTLA4 ke CoFe₂ O₄ -QDs bisa menjadi terapi kombinasi yang menjanjikan dalam memecahkan lingkungan mikro penekan kekebalan di dalam tumor yang merupakan minat kami berikutnya untuk membuat penggunaan penuh dengan CoFe₂ O₄ -QD.

Selain itu, mekanisme CoFe₂ O₄ -QD dalam membunuh NSCLC juga dijelaskan dalam penelitian ini. Kami mengonfirmasi bahwa CoFe₂ O₄ -QDs menginduksi apoptosis NSCLC terutama melalui sekresi ROS setelah efek PDT dan PTT sinergis yang diaktifkan laser NIR. Kelebihan generasi ROS menyebabkan stres oksidatif sel tumor dan secara langsung menyebabkan kerusakan DNA, yang pada gilirannya mengaktifkan jalur sinyal hilir, dan kemudian menginduksi kematian sel tumor [46, 47]. Di antaranya, semakin banyak bukti yang menunjukkan bahwa jalur PI3K/AKT dapat diatur oleh ROS seluler dan menyebabkan disfungsi mitokondria [48, 49]. Telah diterima dengan baik bahwa setelah aktivasi, AKT difosforilasi oleh PI3K dan oleh karena itu menonaktifkan protein Bax pro-apoptosis dan melindungi sel dari apoptosis. Selain itu, AKT terfosforilasi juga mampu menstabilkan kompleks MDM2/p53, yang mengatur kelangsungan hidup sel [50]. Dalam konteks ini, peran jalur tersebut dalam CoFe₂ O₄ Sekresi ROS yang diinduksi QD diselidiki. Seperti yang diharapkan, kami menemukan bahwa ROS berlebihan yang disebabkan oleh CoFe₂ O₄ -QDs secara signifikan menurunkan regulasi ekspresi jalur PI3K/AKT dan karena itu menyebabkan apoptosis sel tumor melalui pengaktifan Bax tetapi menonaktifkan protein Bcl-2. Temuan ini lebih lanjut dikonfirmasi dengan menambahkan inhibitor ROS, yang membalikkan ekspresi PI3K/AKT dan menurunkan produksi ROS. Karena jalur PI3K/AKT diketahui mengatur kelangsungan hidup dan kematian sel, terutama pada sel kanker, memahami mekanisme CoFe₂ tersebut O₄ -QD dalam membunuh NSCLC akan membantu kami mengembangkan lebih banyak pilihan untuk terapi kombinasi.

Singkatnya, untuk mengembangkan fotosensitizer baru untuk terapi pembunuh tumor alternatif, kami berhasil membuat CoFe₂ O₄ -QDs dengan menggunakan pendekatan hidrotermal dengan biaya rendah dan cara yang mudah dalam penelitian ini. CoFe₂ O₄ -QD memiliki absorbansi NIR yang lebar, biokompatibilitas yang baik dan kemampuan konversi fototermal. Selain itu, dibandingkan dengan QD yang dilaporkan sebelumnya, CoFe₂ O₄ -QDs menunjukkan efek PTT / PDT sinergis dalam membunuh tumor NSCLC, yang mewakili agen multifungsi yang menjanjikan dalam fototerapi NSCLC lebih lanjut. Selain itu, dengan penyinaran NIR, CoFe₂ O₄ -QD dapat membunuh NSCLC terutama melalui menginduksi generasi ROS melalui pengaturan ekspresi Bcl-2 / Bax melalui jalur pensinyalan PI3K / AKT hulu. Adapun kemampuan membunuh tumor in vivo, CoFe₂ O₄ -QDs dikombinasikan dengan NIR dapat menghilangkan xenograft tumor NSCLC sepenuhnya tanpa efek toksik yang jelas. Temuan ini membuktikan bahwa CoFe₂ O₄ -QDs memiliki aplikasi yang menjanjikan untuk dikembangkan sebagai reagen pembunuh NSCLC baru.

Kesimpulan

Secara keseluruhan, CoFe₂ O₄ -QD yang kami sintesis dapat menunjukkan efek sinergis PTT/PDT yang unggul dalam menekan NSCLC dengan menginduksi pembentukan ROS melalui pengaturan jalur PI3K/AKT, yang menjelaskan penelitian mekanisme dan aplikasi dari pabrik fotosensitizer baru.

Ketersediaan data dan materi

Data yang mendukung temuan penelitian ini tersedia dari penulis terkait atas permintaan yang wajar.

Perakitan Titik Karbon ke dalam Kerangka dengan Stabilitas yang Ditingkatkan dan Aktivitas Antibakteri Nitrogen dan Carbon Nitrida-Doped TiO2 untuk Katalisis Berganda dan Aktivitas Antimikrobanya