Vergleichsstudie von Goldnano-Hexaepoden, Nanostäben und Nanokäfigen zur photothermischen Krebsbehandlung

Goldnano-Hexaepoden stellen eine neuartige Klasse optisch einstellbarer Nanostrukturen dar, die aus einem oktaedrischen Kern und sechs Armen bestehen, die an ihren Spitzen gewachsen sind. Durch die Kontrolle über die Länge der Arme können ihre lokalisierten Oberflächenplasmonresonanzpeaks von dem sichtbaren bis in den nahen Infrarotbereich abgestimmt werden, um eine tiefe Eindringung von Licht in Weichgewebe zu ermöglichen. Hier vergleichen wir die In-vitro- und In-vivo-Fähigkeiten von Au-Nano-Hexaepoden als photothermische Wandler für theranostische Anwendungen, indem wir sie an denen von Au-Nanostäben und Nanokäfigen messen. Während alle diese Au-Nanostrukturen nahes Infrarotlicht absorbieren und in Wärme umwandeln konnten, wiesen Au-Nano-Hexaepoden die höchste zelluläre Aufnahme und die niedrigste Zytotoxizität in vitro sowohl für die hergestellten als auch für die PEGylierten Nanostrukturen auf. In-vivo-Pharmakokinetikstudien zeigten, dass die PEGylierten Au-Nano-Hexaepoden eine signifikante Blutverteilung und Tumorakkumulation in einem Mausmodell für Brustkrebs aufwiesen. Nach der photothermischen Behandlung wurde in situ beträchtliche Wärme erzeugt und der Tumorstoffwechsel wurde für all diese Au-Nanostrukturen erheblich reduziert, wie mit (18)F-Fluorodeoxyglucose-Positronen-Emissions-Tomographie / Computertomographie ((18)F-FDG PET/CT) bestimmt wurde. Zusammenfassend können wir schließen, dass Au-Nano-Hexaepoden vielversprechende Kandidaten für die Krebs-Theranostik hinsichtlich sowohl der photothermischen Zerstörung als auch der kontrastverstärkten Diagnose sind.