氧化石墨烯的非共价光敏剂及其体外抗癌活性

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1、氧化石墨烯的非共价光敏剂及其体外抗癌活性作者：LinZhou,[a]WeiWang,[a]JingTang,[a]Jia-HongZhou,*[a]Hui-JunJiang,*[b]andJianShen[a]摘要：氧化石墨烯（GO）由于其特殊性质和生物兼容性被作为一个潜在的药物递送系统研究。到目前为止，小部分的氧化石墨烯已经被作为感光药物输送系统用来探讨其体外抗癌活性在光动疗法中的应用。在这里，一个新的氧化石墨烯-竹红菌甲素（GOHA）复合物是通过简单的共价键合的方法制备的，并对其光学活性进行了初步研究。结果表明，一个GOHA的有效负

2、载量高达1.0mgmg-1，并且在水溶液中的游离竹红菌甲素有卓越的稳定性。此外，GO-HA可以通过适当的激发波长照射产生单态氧，体外实验说明，GO-HA对肿瘤细胞采取后是有效地，经过光照射后的浸渍细胞会显著死亡。因此，GO-HA的这种特性使它可能在临床光动力疗法方面特别有前途。关键词：抗肿瘤药物；药物递送；石墨；光动力治疗；光敏剂引言：光动力疗法（PDT）一种非侵入式的治疗包括癌症等一系列疾病的治疗方式，自上世纪二十年代开始被研究。[1]PDT是基于照射光敏剂（PSS）与适当波长的可见光或近红外光产生的活性氧物种（ROS），如单氧（1O

3、2）或自由基，氧化各种细胞室包括血浆，线粒体，溶酶体和核膜，最终导致不可逆的肿瘤细胞损伤这一概念。[2]尽管光动力疗法用于肿瘤治疗的有用性在不断升值，但由于许多常用的照射光敏剂有疏水性，光动力疗法临床应用受到了限制。[3]因此，对于这类药物的递送，需制成特别的能在水中分散的制剂，例如基于包括胶束、脂质体、金属、黄金、磷酸钙和陶瓷[4]的运载工具包括的生物相容性纳米颗粒的使用。系统管理表明，上述大多数药物载体载药后由于其“增强的渗透和滞留效应”而优先被肿瘤组织摄取。作为一个潜在的载药体系，氧化石墨烯（GO）由于其良好的生物相容性和很好的分

4、散在水溶液中的稳定性，GO获得了越来越多的关注。[5]氧化石墨烯的功能表显示，其有较大的比表面积，可装载药物，例如阿霉素和SN38，通过氢键共价结合的方法效率高，它提供了一个以活性形式运输药品的替代方法。[6-8]然而，这里没有使用PS这种载体递送药物和这样一个系统在光动力学治疗领域的应用的报告。在此，我们报告一个GO和竹红菌甲素（HA）官能团复合合成的一个非卟啉光动力抗癌药物，它是血卟啉的衍生物。它有很多优点，如化学成分单一、明确，易纯化，在黑暗中毒性低，高ROS发电能力。[9]GO由sp2和sp3杂化的碳原子组成，包括羧基、羟基和环

5、氧化物等官能团。[8,10]GO的大π共轭结构可以导致P-P和HA醌部分的堆积作用以及影响它们之间的疏水性。此外，HA的羟基和羰基化合物可以和石墨烯骨架上的羧基、羟基和环氧基团形成一个或多个强的相互作用的氢键（见图表1）。结果表明，装载上去的HA的量明显增高，GO-HA复合物可以有效地产生单态氧。HeLa细胞体外试验结果表明，GO-HA的细胞摄取效率高，GOHA的光毒性被认为是依赖于药物的剂量和光照时间。Scheme1.Schematicrepresentationofthepreparationofthehybridofhypocre

6、llinA(HA)andfunctionalizedgrapheneoxide(GO).图1结果与结论：氧化石墨烯的透射电子显微镜（TEM）图：药物载体GO的TEM图像如图1所示。氧化石墨烯片能以平均200-400nm的粒径很好地分散在水溶液中。Figure1.TEMimageofGO-HA.Scalebar:2mm.GO-HA复合物的监控合成：大多数种类的分子间的相互作用,包括氢键及较弱的群体如C-H键或者那些有一个π电子云、π-π键、间的范德华力相互作用，和其他类型的静电吸引或排斥作用，导致红外光谱明显变化。[11]HA、GO和GO

7、-HA冷冻干燥所得的固体试样的红外光谱如图2所示。GO的光谱显示其存在OH(3420cm-1),C=O(1732cm-1),C=C(1638cm-1),和C-O-C(1081cm-1)等官能团，[6,8,12]但是HA复合物中吸收峰的位置都发生了移动。首先，GO-HA复合物形成后，GO的C=O(1732cm-1)和HA的C=O(1701cm-1)处的峰值都相应的向低场的位置移动到了1693cm-1处。第一，形成GO-HA复合物后，1732cm-1处的峰值对应的是氧化石墨烯的(C=O)光谱并且HA在1701cm-1处的峰值转移到了1693

8、cm-1这个比较低场的位置。第二，形成GO-HA复合物后3420cm-1处的峰值对应的是GO的（－OH）的光谱，并且HA中OH的峰值从3484cm-1移动到了3445cm-1。第三，在混合物中，光谱中108