《Scientific Reports》：Plant-derived gold nanoparticles functionalized with pheophorbide-a for potent photodynamic therapy against A549 lung cancer cells
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肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，亟需更有效、更安全的治疗策略。研究人员围绕绿色合成的金纳米颗粒（AuNPs）偶联脱镁叶绿酸-a（Pheo-a）以增强光动力疗法（PDT）对抗A549肺癌细胞效能的主题开展了研究。结果表明，该AuNPs-Pheo-a纳米偶联物理化稳定性好、暗毒性低，并展现出光激活的浓度依赖性细胞毒性，能显著诱导凋亡、降低细胞活力与代谢活性，且在癌细胞内具有选择性，是一种有前景的生物相容性可持续PDT纳米平台。
肺癌，特别是非小细胞肺癌，持续在全球范围内造成沉重的疾病负担，是癌症相关死亡的主要原因之一。尽管传统的治疗手段如手术、化疗和放疗不断发展，但它们往往伴随着显著的副作用、患者耐受性差以及肿瘤复发和转移的风险。因此，开发更精准、有效且副作用更小的新型治疗策略是临床上的迫切需求。光动力疗法（Photodynamic Therapy, PDT）作为一种微创性疗法，因其局部作用强、对正常组织损伤相对较小等优点，成为肿瘤治疗领域的研究热点。PDT的核心在于光敏剂（photosensitizer）、特定波长的光和组织内的氧气这三要素的共同作用。光敏剂被肿瘤组织摄取后，在特定波长激光的照射下被激发，将能量传递给周围的氧分子，产生活性氧物种（Reactive Oxygen Species, ROS，如单线态氧），从而引发肿瘤细胞的氧化损伤和死亡。然而，传统的光敏剂在应用中面临一些瓶颈，例如水溶性差、在肿瘤部位选择性聚集有限（“靶向性”不足）、以及可能存在的全身性光毒性（即在非光照部位也可能对正常组织产生毒性）。为了克服这些挑战，纳米技术为光敏剂的递送提供了革命性的解决方案。其中，金纳米颗粒（Gold Nanoparticles, AuNPs）因其良好的生物相容性、易于表面功能化（即可通过化学方法连接多种分子）、以及独特的光学性质而备受青睐。更重要的是，采用植物提取物进行“绿色合成”（green synthesis）的AuNPs，不仅方法环保、成本较低，而且合成的纳米颗粒表面往往包覆有生物分子，可能赋予其更好的稳定性和生物相容性。那么，能否将这种绿色合成的AuNPs与高效的光敏剂结合，构建一个兼具优异递送性能和高治疗效能的新型纳米平台呢？这正是发表在《Scientific Reports》上的这项研究旨在探索的核心问题。研究人员将目光投向了一种从天然叶绿素衍生物中提取的光敏剂——脱镁叶绿酸-a（Pheophorbide-a, Pheo-a），并将其与植物提取物合成的金纳米颗粒进行偶联，系统评估了该纳米偶联物（nanoconjugate）在体外对抗人非小细胞肺癌A549细胞的PDT效果。
为开展此项研究，作者主要应用了以下关键技术方法：首先，采用植物提取物通过绿色合成法制备金纳米颗粒（AuNPs），并通过紫外-可见光谱、动态光散射、透射电镜等技术对其理化性质进行表征。其次，将光敏剂脱镁叶绿酸-a（Pheo-a）通过化学反应偶联到AuNPs表面，形成AuNPs-Pheo-a纳米偶联物，并验证其成功合成与稳定性。研究中使用了人非小细胞肺癌A549细胞系作为体外模型，通过细胞活力检测（如MTT或CCK-8法）、细胞凋亡分析（如流式细胞术 Annexin V/PI双染）以及细胞代谢活性评估等，在有无激光照射（即“光照”与“暗”条件）下，系统地评价了纳米偶联物的细胞毒性、治疗选择性和作用机制。
研究结果
AuNPs-Pheo-a纳米偶联物的制备与表征
研究人员成功利用植物提取物合成了金纳米颗粒，并进一步将脱镁叶绿酸-a（Pheo-a）共价偶联到其表面，形成了AuNPs-Pheo-a纳米偶联物。表征结果表明，该纳米偶联物具有良好的分散性和物理化学稳定性，为其后续的生物应用奠定了基础。光谱分析证实了Pheo-a的成功负载，并且纳米结构保持了完整。
纳米偶联物的体外光动力治疗效果
在无光照（暗）条件下，即使在高浓度下，AuNPs-Pheo-a对A549细胞也显示出极低的毒性（即“暗毒性”低），这表明纳米载体本身具有良好的生物相容性，减少了脱靶效应风险。然而，在经特定波长激光照射后，纳米偶联物展现出强大且浓度依赖性的细胞杀伤作用。细胞活力实验表明，随着纳米偶联物浓度的增加和光照剂量的配合，A549细胞的存活率显著下降。
对细胞代谢活性和凋亡的影响
进一步的分析显示，经AuNPs-Pheo-a处理并光照后的A549细胞，其代谢活性（常作为细胞增殖和活力的指标）受到显著抑制。更重要的是，流式细胞术检测凋亡的结果证实，光照处理显著增加了早期和晚期凋亡的细胞比例。这表明，AuNPs-Pheo-a介导的PDT主要通过诱导程序性细胞死亡（凋亡）来杀伤肿瘤细胞，这是一种相对可控且炎症反应较弱的细胞死亡方式。
癌症细胞选择性
一个关键且令人鼓舞的发现是，AuNPs-Pheo-a纳米偶联物在光照条件下对A549肺癌细胞表现出了比对正常细胞更强的毒性效应。这种选择性杀伤能力对于提高PDT的治疗窗口、减少对周围健康组织的损伤至关重要，凸显了该纳米平台在靶向治疗方面的潜在优势。
结论与讨论
本研究系统性地评估了绿色合成的金纳米颗粒-脱镁叶绿酸-a（AuNPs-Pheo-a）纳米偶联物作为光动力疗法（PDT）平台的潜力。主要结论是：该纳米偶联物成功构建，具备优异的稳定性；在体外对A549肺癌细胞模型中，它表现出极低的暗毒性和高效的光激活细胞毒性，其作用呈浓度依赖性；其抗癌机制主要通过诱导细胞凋亡实现；尤为重要的是，该体系展示了对癌细胞的光动力选择性。
这项研究的意义在于，它将环境友好的绿色合成纳米技术与高效天然光敏剂相结合，为解决传统PDT光敏剂的水溶性、靶向性和安全性问题提供了一个有前景的新策略。所构建的AuNPs-Pheo-a纳米平台不仅增强了光敏剂的递送和肿瘤部位的富集，利用AuNPs可能的光热效应等还能产生协同治疗作用，同时其绿色合成背景赋予了该材料更好的生物相容性和可持续性。这些结果为开发下一代肺癌PDT纳米药物奠定了坚实的实验基础。研究者也指出，未来需要在更复杂的体内模型（如荷瘤小鼠）中验证其疗效和生物分布，并深入探索其具体的作用信号通路，以推动其向临床应用转化。
