聚多巴胺PDA/聚吡咯PPy/聚苯胺/纳米金棒应用于肿瘤光热治疗

    西安凯新生物科技有限公司可以提供定制合成多种光热治疗的聚合物产品如：如聚苯胺（polyaniline），聚吡咯（polypyrrole，PPy），聚多巴胺（polydopamine，PDA）等等产品，除此之外我们还可以定制合成特殊的光热治疗聚合物产品。

聚合物近红外吸收材料：

聚合物纳米材料具有制备成本低、尺度容易调控、组成单一、光学稳定性高等优点，一直是光热治疗剂的研究热点。目前已有多种聚合物材料（如聚苯胺、聚吡咯、聚多巴胺、半导体聚合物等）被研究用作光热治疗剂。

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5.1 聚苯胺（polyaniline）

聚苯胺是zui先被研究用作光热治疗剂的聚合物材料。聚苯胺结构中的亚胺基团容易受到掺杂剂（如强酸、过渡金属、氧化剂等）的作用而转变为亚胺盐，其吸收峰可红移到NIR区域，因此可应用于光热治疗。例如，Yang等[27]制备了一种新型聚苯胺纳米颗粒，在细胞内氧化性组分的作用下，聚苯胺纳米颗粒的吸收峰从570nm红移到780 nm，并在整个NIR区域都有明显吸收，其光热转换效果明显增强。他们把聚苯胺纳米颗粒注射到小鼠肿瘤内，再以808 nm激光照射，之后通过组织切片可观察到肿瘤细胞的大量凋亡和肿瘤血管的明显损伤。

5.2 聚吡咯（polypyrrole，PPy）

PPy因其高导电率、出色的稳定性和生物相容性，在生物电子器件和生物医学应用方面受到广泛关注。在Fe3+的氧化作用下，吡咯单体容易聚合形成PPy纳米颗粒（图4B），并在NIR区域展现强烈的光吸收特性。Zha等制备了聚乙烯醇（PVA）包裹的PPy纳米颗粒，得益于PVA的亲水性，PPy颗粒在水溶液中可良好分散。他们把PPy纳米颗粒注射到小鼠体内，再以808 nm激光照射肿瘤部位，可使肿瘤区域的温度明显上升，经过治疗的小鼠肿瘤组织在5天后*消失。Hu等[55]对比了不同大小的PPy颗粒的光热治疗效果，发现尺寸较小的PPy颗粒可更好的提升光热治疗效果。除此以外，人们还尝试通过PPy包裹四氧化三铁纳米颗粒

制备得到的Fe3O4@PPy复合结构既能强烈的吸收NIR光并转换为热量，还具有MRI造影功能，通过Fe3O4@PPy可实现诊疗一体化。PPy纳米颗粒具有良好的生物稳定性和光稳定性，有较高的实际应用潜力，但PPy不易生物降解，其在动物体内的分布和代谢途径还有待进行细致的研究。

5.3 聚多巴胺（polydopamine，PDA）

PDA是另一种受到广泛关注的高分子近红外吸收材料。作为广泛分布于人体的黑色素的重要组成成分，PDA在生物安全性方面具有明显优势。研究显示PDA并不干扰多种哺乳动物细胞的活性和增殖能力，即使在很高剂量下，也不会产生明显的细胞毒性[57]。更重要的是，PDA已被证实在体内可*降解[58]，相比其它共轭聚合物具有更高的安全性。在光学性质方面，PDA具有与黑色素相似的光吸收性能，其在紫外光到可见光的范围内有宽波段的吸收，并且光吸收一直延伸至近红外区域。根据此性质，Liu等[29]探索应用PDA作为光热治疗剂的可行性，实验显示PDA纳米颗粒的光热转换效率（η）达到40%，甚至比普遍认可的光热材料金纳米棒（η=22%）的转换效率还高（图4C），细胞和动物实验均证明其具有明显的光热治疗效果。在此之后，人们细致的调控PDA的尺寸[59]、组成[60]和表面性质[61]，使其具备更丰富的功能[62]。Cho[59]考察了不同条件（NaOH浓度、温度和多巴胺浓度）对PDA粒径的影响，可轻易制备20-490 nm的PDA纳米颗粒。Cai等[60]在PDA颗粒表面吸附Fe3+和ICG，得到的PDA-Fe3+-ICG颗粒在NIR区域的吸光系数明显提高，同时表面吸附的Fe3+使颗粒具备强烈的MRI造影功能（纵向弛豫度r1 = 14 mM−1s-1）。荷瘤小鼠在注射PDA-Fe3+-ICG颗粒后，通过较低剂量（808 nm，1 W cm−2）的激光照射即可使肿瘤区域的温度迅速提升至57.6 ℃，光热治疗*。

基于蛋白结构的光热治疗剂

蛋白质具有理想的生物相容性，还拥有大量可供修饰的活性基团，便于功能性修饰，因此蛋白质常常被研究作为药物载体。近年来人们发现某些NIR染料与蛋白质之间存在共价或非共价相互作用，从而探索以蛋白质负载NIR染料作为光热治疗剂。利用NIR染料与蛋白质之间的非共价相互作用可容易制备NIR染料-蛋白质复合物。例如，Wang等报道了方酸菁染料（SQ）可通过疏水相互作用和氢键结合至牛血清白蛋白（BSA）的疏水域，得到的复合物具有明显提升的荧光发射效果，可用于成像指引的光热治疗。类似的，Huang等以转铁蛋白（ferritin）负载NIR染料IR820，用于光声/荧光多模态成像指引的光热治疗。Chen等以人血清蛋白（HSA）负载IR825，他们发现HSA-IR825复合物具有有趣的光学性质：在600 nm处可激发出强烈荧光，用于生物成像；在810-825 nm处则具有明显的吸收峰，用于光热治疗（图2A），这样荧光激发和光吸收的波长位置相分离，解决了染料分子的荧光发射和光热转换此消彼长的问题，有利于示踪和治疗功能的整合。之后，他们进一步尝试以HSA

同时负载NIR染料IR825（pH不敏感）和BPOx（pH敏感），构成荧光或光声比例型pH探针，在活体成像中可明显指证肿瘤组织的位置和范围

通过蛋白质和NIR染料之间的相互作用构建纳米光热治疗剂是近年来较受关注的研究话题，其基本化学组成预示了较高的生物安全性。下一步可考虑通过表面修饰和结构优化，提升NIR染料-蛋白质复合物在肿瘤组织的靶向富集效果；还可进一步探索结合化疗药物，实现诊断、光热治疗和药物控释功能的整合，zui大限度提升肿瘤治疗效果。

Avidin and streptavidin 亲和素和链酶亲和素产品：

Neutravidin-thiol 

Streptavidin (without modification) 

Streptavidin-CY5.5

Streptavidin-CY5

Streptavidin-CY3

Streptavidin-TRITC

Streptavidin-FITC

Streptavidin-thiol

Avidin-CY3

Avidin-CY5

Avidin-CY5.5

Avidin (without modification) 

Avidin-Sepharose

Avidin-thiol

Avidin-FITC

Avidin-TRITC

Serum albumins (BSA,HSA)牛血清白蛋白和人血清白蛋白产品：

Human serum albumin, Sepharose beads （HSA- Sepharose beads）

Human serum albumin thiol (HSA-SH)

Human serum albumin Biotin (HSA-Biotin)

Human serum albumin TRITC (HSA-TRITC)

Human serum albumin Fluorescein (HSA-FITC)

Human serum albumin CY5 (HSA-CY5)

Human serum albumin CY3 (HSA-CY3)

Human serum albumin CY5.5 (HSA-CY5.5)

Human serum albumin (HSA, without modification)

Bovine serum albumin, Sepharose beads （BSA- Sepharose beads）

Bovine serum albumin thiol (BSA-SH)

Bovine serum albumin Biotin (BSA-Biotin)

Bovine serum albumin TRITC (BSA-TRITC)

Bovine serum albumin Fluorescein (BSA-FITC)

Bovine serum albumin CY5 (BSA-CY5)

Bovine serum albumin CY3 (BSA-CY3)

Bovine serum albumin CY5.5 (BSA-CY5.5)

Bovine serum albumin (BSA, without modification)

Bovine serum albumin tetramethylrhodamine (BSA-tetramethylrhodamine)

Concanavalin A刀豆求蛋白A产品：

Concanavalin A-CY5

Concanavalin A-CY3

Concanavalin A-CY5.5

Concanavalin A-Sepharose

Concanavalin A-Biotin

Concanavalin A-SH

Concanavalin A-tetramethylrhodamine

Concanavalin A-FITC

Concanavalin A (without modification)

脂质体或纳米胶束包裹NIR 染料

通过纳米胶束包裹NIR染料，可提升NIR染料在动物体的应用效果。如前所述，小分子NIR染料在生物安全性和代谢方式方面有明显优势，例如ICG已被批准应用于临床，其安全性毋庸置疑，然而其实际应用受到光漂白以及血液循环寿命短等缺陷（t1/2=2~4 min）的制约，而且大部分NIR染料的水溶性不够理想，浓度高时容易团聚或者与蛋白结合。为了解决上述问题，人们尝试把NIR染料包裹进纳米颗粒内，如硅球，磷酸钙、磷脂PEG（PL-PEG）、葡聚糖等。与游离的NIR分子相比，包裹在纳米结构中的NIR染料具有以下优势：（1）在生li环境中的稳定性得到明显提升；（2）光热转换*提高；（3）形成纳米结构以后在血池中的循环时间大大延长，甚至可借助实体瘤的高通透性和滞留（EPR）效应实现肿瘤靶向；（4）通过胶束平台，可整合不同的成像和治疗手段，例如同时负载NIR染料和化疗药物，可实现光热治疗和光热调控的药物治疗相结合，提升肿瘤治疗效果。

我们公司可以提供一系列的定制合成服务，可以合成各种脂质体或二亲纳米胶束包裹的NIR染料产品。

近红外荧光染料（ICG和IR系列）

相对应无机纳米材料 有机的有机光热治疗剂在生物安全性方面具有明显优势。

IndocyanineGreen，ICG，吲哚菁绿CAS:3599-32-4花菁染料，ICG染料比CY系列的花菁染料毒性更低，安全性更好及更的光稳定性，被美国食品药品管理局批准为临床使用的近红外荧光染料。

ICG能够强烈地吸收光能将其转化为热能或产生单线态氧，可用于光热治疗(PTT)或光动力治疗(PDT)，ICG在光照射下虽然产生单线态氧的量子产率比较低，但是能够强烈地吸收可以深入穿透组织但不产生明显热能的700～800nm的光。

缺点是：ICG的水不稳定性、光漂白特性、光降解性、热降解性、非常短的血液循环寿命和易于与脂蛋白结合导致体内快速被清除等缺点，限制了其在肿瘤PDT方面的应用。

西安凯新生物科技有限公司可以提供的ICG活性染料包括:

ICG NHS ester

ICG Carboxlaic acid

ICG Maleimide

ICG amine

ICG thiol

ICG Hydrazide

ICG alkyne

ICG Avidin

ICG Biotin

除了ICG系列的荧光染料我们在IR系列的荧光染料也是有非常丰富的产品的，我们目前有IR780，IR783，IR808，IR825，IR908，IR1045等系列产品作为光热和光动力质量染料。

由于肿瘤部位血管的不均质特性，肿瘤对 42-45℃的高温比正常组织更加敏感，通过采用组织穿透力较强的近红外光（NIR）对肿瘤组织进行照射，利用光热转换使肿瘤组织温度升高，从而杀伤肿瘤细胞。

目前科学研究里用于光热治疗的材料分为无机材料和有机材料：

无机材料：纳米金棒、碳纳米材料、铜基纳米晶、钯纳米片

有机材料：近红外荧光染料、卟啉脂质体、脂质体包裹物、高分子聚合物

纳米金棒和 AuNRs@PEG：

西安凯新生物科技有限公司可以提供0.5毫克/ML浓度的纳米金棒产品 用于肿瘤的光热治疗，我们也可以提供由PEG包裹的纳米金棒，PEG末端带一些活性基团比如有以下活性基团：NH2/COOH/NHS/MAL/N3/ALK/BIOTIN/叶酸/DSPE/多肽/链霉亲和素等等

我们还可以提供有由聚多巴胺包裹的纳米金棒用于肿瘤的光热治疗。

除了我们可以在纳米金棒上修饰PEG以外，我们还可以在纳米金棒上包二氧化硅和葡聚糖和葡萄糖和PEI，PAE-PEG等等共聚物，纳米金表面包银壳，双五棱锥纳米金。

西安凯新生物科技有限公司可以提供的纳米金棒等离子共振吸收峰LSPR从680-1000nm之间，具体有：

AuNR，LSPR:680nm

AuNR，LSPR:700nm

AuNR，LSPR:750nm

AuNR，LSPR:808nm

AuNR，LSPR:850nm

AuNR，LSPR:900nm

AuNR，LSPR:980nm

局域表面等离子体共振(LSPR:localized Surface Plasmon Resonance) :

当光线入射到由贵金属构成的纳米颗粒上时，如果入射光子频率与贵金属纳米颗粒或金属岛传导电子的整体振动频率相匹配时，纳米颗粒或金属岛会对光子能量产生很强的吸收作用，就会发生局域表面等离子体共振(LSPR:localized Surface Plasmon Resonance))现象。

纳米金棒产品的局限性：无机光热治疗剂，如金纳米结构、碳纳米材料与铜基纳米晶等材料在体内不易降解，存在潜在长期毒性的问题，大大限制了它们的应用。