Mit Kohlenstoffpunkten dekorierte Kohlenstoffnitrid-Nanopartikel zur Verbesserung der photodynamischen Therapie gegen hypoxische Tumoren durch Wasserspaltung

Hypoxie, ein typisches Merkmal solider Tumoren, schränkt die Effizienz der photodynamischen Therapie (PDT) erheblich ein. Hier wurde ein auf Kohlenstoffnitrid (C3N4) basierendes multifunktionales Nanokomposit (PCCN) für lichtgetriebene Wasserspaltung verwendet, um dieses Problem zu lösen. Kohlenstoffpunkte wurden zunächst mit C3N4 dotiert, um deren Absorption im roten Bereich zu erhöhen, da rotes Licht verwendet werden könnte, um den in vivo Wasserspaltungsprozess auszulösen. Anschließend wurde ein Polymer, das einen Protoporphyrin-Photosensibilisator, ein Polyethylenglykolsegment und ein zielgerichtetes Arg-Gly-Asp-Motiv enthielt, synthetisiert und in C3N4-Nanopartikel, die mit Kohlenstoffpunkten dotiert waren, eingebracht. In vitro-Studien zeigten, dass das so erhaltene PCCN die intrazelluläre O2-Konzentration erhöhen und die Generierung reaktiver Sauerstoffspezies sowohl in hypoxischen als auch in normoxischen Umgebungen bei Lichtbestrahlung verbessern konnte. Der Zellviabilitätstest zeigte, dass PCCN den durch Hypoxie ausgelösten PDT-Widerstand vollständig umkehrte und eine zufriedenstellende Wachstumshemmung von Krebszellen bei einer O2-Konzentration von 1% präsentierte. In-vivo-Experimente wiesen ebenfalls darauf hin, dass PCCN eine überlegene Fähigkeit besitzt, Tumorhypoxie zu überwinden. Der Einsatz von Materialien zur Wasserspaltung zeigte großes Potenzial, um das intratumorale Sauerstoffniveau zu verbessern und letztendlich den durch Hypoxie ausgelösten PDT-Widerstand und die Tumormetastase umzukehren.