纳米医学与生物治疗发现杂志
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国际标准期刊号: 2155-983X
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阿德里安·蒂龙
癌症仍然是全世界死亡的主要原因。多种和异质的内在分子缺陷导致了恶性肿瘤的侵袭性特征。对细胞生存、细胞自杀、细胞分化和细胞组织结构整合等基本细胞生物学程序的扭曲和不当控制是肿瘤发展的核心。这些因子激活上皮间质转化（EMT），使肿瘤细胞获得不同的特征，使其能够侵入并增加对不同类型治疗的存活率。基于纳米材料的技术为疾病诊断和治疗提供了新的有前景的方法。我们研究了最新一类碳基纳米材料“碳点”的潜在抗肿瘤特性。已经使用体外模型评估了两种类型的先前物理化学特征的碳点。细胞增殖、凋亡和波形蛋白作为 EMT 标志物已在细胞培养模型中进行了研究：2D、3D、单一培养或共培养。酰亚胺衍生的碳点以分级方式影响癌细胞的存活，对正常细胞的影响最小，这表明其在癌症治疗中具有良好的抗肿瘤作用。此外，酰亚胺衍生的 C-Dots 的存在下调了 EMT 相关标记波形蛋白的表达。经测试的碳点具有选择性抗肿瘤特性，这可以通过前体类型来定义。酰亚胺衍生的碳点以分级方式影响癌细胞的存活，对正常细胞的影响最小，这表明其在癌症治疗中具有良好的抗肿瘤作用。此外，酰亚胺衍生的 C-Dots 的存在下调了 EMT 相关标记波形蛋白的表达。经测试的碳点具有选择性抗肿瘤特性，这可以通过前体类型来定义。酰亚胺衍生的碳点以分级方式影响癌细胞的存活，对正常细胞的影响最小，这表明其在癌症治疗中具有良好的抗肿瘤作用。此外，酰亚胺衍生的 C-Dots 的存在下调了 EMT 相关标记波形蛋白的表达。经测试的碳点具有选择性抗肿瘤特性，这可以通过前体类型来定义。
碳点（C-Dots）是一类新型纳米结构材料，主要由碳质核心和位于各种官能团的表面组成。由于其特殊的结构，碳点呈现出一些显着的特征，如激发依赖性可调谐光致发光、从各种潜在前体开始的简便制备、低毒性、在不同溶剂中的分散性。由于其独特的功能，近五年来它们被广泛考虑用于从光电、传感器到生物医学领域的应用。
最近的研究报告使用 C-Dots 作为药物输送和抗肿瘤活性的有效药物。本文评估了由酰亚胺前体合成的两种碳点类型的潜在抗肿瘤特性。一种 C-Dot 类型是通过 N-羟基邻苯二甲酰亚胺 (NHF) 前体在受控部分热解过程中热分解而制备的，如前一篇论文所述。第二种类型的 C-Dots 是根据先前描述的方法由 N-羟基琥珀酰亚胺 (NHS) 制备的，并与第一种类型平行进行测试。测试的 C-Dot 之前已进行了物理化学表征，并且为本研究制备的 C-Dot 批次通过 FTIR、TEM 和 DLS 技术进行了形态结构验证。NHF前体已被证明具有抗肿瘤活性，而NHS，
转移是指癌细胞从原发肿瘤中逸出、扩散并植入远处器官，90% 的癌症相关死亡都是由转移造成的。上皮到间质的转变是一个复杂的分子程序，其中非运动的极化上皮细胞降解其细胞-细胞连接并转化为间质样类型，从而促进细胞侵袭和转移、对化疗的抵抗力、对辐射诱导的抵抗力DNA 损伤并增加细胞存活率。程序性细胞死亡途径（包括细胞凋亡）的缺陷在肿瘤发病机制中发挥重要作用，使肿瘤细胞能够存活。细胞凋亡是多细胞生物生长、发育和分化过程中平衡体内平衡的调节系统。半胱天冬酶是半胱氨酸蛋白酶家族，在程序性细胞死亡中发挥关键作用，并且是细胞凋亡过程中的基本要素。众所周知，细胞凋亡缺陷可能使上皮细胞在不附着细胞外基质的情况下存活，从而促进转移。
通过热解 N-羟基邻苯二甲酰亚胺或 N-羟基琥珀酰亚胺制备的 C-Dots 在不同的细胞微环境中进行了研究，具有显着的抗肿瘤作用。抗肿瘤活性的评估包括对几种代表性恶性细胞系的增殖、存活、侵袭性和组织尺度相互作用的连续评估。正如预期的那样，由 NHF 制备的 C-Dots 显示出抗肿瘤活性，但令人惊讶的是，由 NHS 制备的 C-Dots 对某些细胞系也显示出抗肿瘤活性，而对正常细胞的毒性作用最小。事实上，所测试的碳点并不完全重叠其抗肿瘤特性，这表明开发新的碳点类型可能会导致鉴定出适合癌症治疗的新活性分子。
N-羟基邻苯二甲酰亚胺 (NHF) (97%) 和 N-羟基琥珀酰亚胺 (NHS) (98%) 购自 Sigma-Aldrich。高纯度 Milli-Q 水用于 C-Dots 合成。本研究中使用的两种类型的碳点都是根据之前论文中描述的实验路径，分别通过 N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）和 N-羟基邻苯二甲酰亚胺（NHF）的热解加工制备的。在每种情况下，将所得水分散体以15000rpm离心两次，每次10分钟。使用 FT-IR、TEM 和 DLS 分析对所得批次进行形态结构研究，结果与报告的研究非常一致，如补充信息部分中详述。MDA-MB-231，4T1， （美国典型培养物保藏中心，Rockville，MD ATCC）按照 Gjerdrum 等人的描述进行培养。HMLE（ATCC）（J. Lorens 博士的礼物）保存在补充有 MEGM 子弹套件的 MEBM 培养基（Lonza）中（龙沙）。