one-minute-sub-one-watt-photothermal-tumor-ablation-using-porphysomes

One Minute, Sub-One-Watt Photothermal Tumor Ablation Using Porphysomes, Intrinsic Multifunctional Nanovesicles

We recently developed porphysomes as intrinsically multifunctional nanovesicles. A photosensitizer, pyropheophorbide &alpha;, was conjugated to a ...

University of Toronto

Campbell Family Institute For Cancer Research and Techna Institute

&#x5149;&#x5B66;&#x6D3B;&#x6027;&#x7EB3;&#x7C73;&#x6750;&#x6599;&#x6709;&#x671B;&#x63A8;&#x52A8;&#x4E00;&#x7CFB;&#x5217;&#x7684; biophotonic &#x6280;&#x672F;&#xFF0C;&#x901A;&#x8FC7;&#x7EB3;&#x7C73;&#x5149;&#x5B66;&#x6548;&#x5E94;&#x548C;&#x96C6;&#x6210;&#x7684;&#x591A;&#x4E2A;&#x56FE;&#x50CF;&#x5904;&#x7406;&#x548C;&#x6CBB;&#x7597;&#x65B9;&#x5F0F;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x62A5;&#x544A; porphysomes &#xFF1B; &#x7684;&#x53D1;&#x5C55;nanovesicles &#x5F62;&#x6210;&#x4E86;&#x4ECE;&#x751F;&#x6210;&#x5927;&#x3001; &#x53EF;&#x8C03;&#x8C10;&#x6D88;&#x5149;&#x7CFB;&#x6570;&#x3001; &#x7ED3;&#x6784;&#x4F9D;&#x8D56;&#x8367;&#x5149;&#x731D;&#x548C;&#x72EC;&#x7279;&#x5149;&#x70ED;&#x548C;&#x5149;&#x58F0;&#x5C5E;&#x6027;&#x7684;&#x535F;&#x5549;&#x81EA;&#x7EC4;&#x88C5;&#x7684;&#x53CC;&#x5C42;&#x3002;Porphysomes &#x542F;&#x7528;&#x4F7F;&#x7528;&#x5149;&#x58F0;&#x5C42;&#x6790;&#x6210;&#x50CF;&#x7684;&#x6DCB;&#x5DF4;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x7684;&#x654F;&#x611F;&#x53EF;&#x89C6;&#x5316;&#x3002;&#x8FD1;&#x7EA2;&#x5916;&#x8367;&#x5149;&#x4EE3;&#x65E0;&#x6CD5;&#x8FD8;&#x539F;&#x4E0A;&#x89E3;&#x79BB;&#xFF0C;&#x4F4E;&#x80CC;&#x666F;&#x8367;&#x5149;&#x6210;&#x50CF;&#x6280;&#x672F;&#x4E3A;&#x521B;&#x9020;&#x673A;&#x4F1A;&#x3002;&#x7531;&#x4E8E;&#x5176;&#x6709;&#x673A;&#x7684;&#x6027;&#x8D28;&#xFF0C;porphysomes &#x662F;&#x9176;&#x53EF;&#x751F;&#x7269;&#x964D;&#x89E3;&#x548C;&#x8BF1;&#x5BFC;&#x5C0F;&#x9F20;&#x9759;&#x8109;&#x6CE8;&#x5C04;&#x5242;&#x91CF; 1000 &#x6BEB;&#x514B; kg(-1) &#x7684;&#x6700;&#x5C0F;&#x7684;&#x6025;&#x6027;&#x6BD2;&#x6027;&#x3002;&#x8102;&#x8D28;&#x4F53;&#x65B9;&#x5F0F;&#x76F8;&#x4F3C;&#xFF0C;&#x5728; porphysomes &#x7684;&#x5927;&#x578B;&#x6C34;&#x6838;&#x5FC3;&#x53EF;&#x4EE5;&#x79EF;&#x6781;&#x6216;&#x88AB;&#x52A8;&#x52A0;&#x8F7D;&#x3002;&#x7EE7;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x6027;&#x7BA1;&#x7406;&#xFF0C;porphysomes &#x5728;&#x5F02;&#x79CD;&#x79FB;&#x690D;&#x7624;&#x5C0F;&#x9F20;&#x548C;&#x6FC0;&#x5149;&#x7167;&#x5C04;&#x8BF1;&#x5BFC;&#x5149;&#x70ED;&#x80BF;&#x7624;&#x6D88;&#x878D;&#x80BF;&#x7624;&#x79EF;&#x7D2F;&#x3002;&#x5149;&#x5B66;&#x7279;&#x6027;&#x548C;&#x751F;&#x7269;&#x76F8;&#x5BB9;&#x6027; porphysomes &#x8868;&#x660E;&#x6709;&#x673A;&#x7EB3;&#x7C73; biophotonic &#x6210;&#x50CF;&#x548C;&#x6CBB;&#x7597;&#x7684;&#x591A;&#x5F0F;&#x8054;&#x8FD0;&#x7684;&#x6F5C;&#x529B;&#x3002;

Porphysome nanovesicles &#x7531;&#x535F;&#x5549;&#x53CC;&#x5C42;&#x7684;&#x751F;&#x6210;&#x4F7F;&#x7528;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x591A;&#x5F0F;&#x8054;&#x8FD0; biophotonic &#x9020;&#x5F71;&#x5242;&#x3002;

Optically active nanomaterials promise to advance a range of biophotonic techniques through nanoscale optical effects and integration of multiple imaging and therapeutic modalities. Here, we report the development of porphysomes; nanovesicles formed from self-assembled porphyrin bilayers that generated large, tunable extinction coefficients, structure-dependent fluorescence self-quenching and unique photothermal and photoacoustic properties. Porphysomes enabled the sensitive visualization of lymphatic systems using photoacoustic tomography. Near-infrared fluorescence generation could be restored on dissociation, creating opportunities for low-background fluorescence imaging. As a result of their organic nature, porphysomes were enzymatically biodegradable and induced minimal acute toxicity in mice with intravenous doses of 1,000 mg kg(-1). In a similar manner to liposomes, the large aqueous core of porphysomes could be passively or actively loaded. Following systemic administration, porphysomes accumulated in tumours of xenograft-bearing mice and laser irradiation induced photothermal tumour ablation. The optical properties and biocompatibility of porphysomes demonstrate the multimodal potential of organic nanoparticles for biophotonic imaging and therapy.

Porphysome nanovesicles generated by porphyrin bilayers for use as multimodal biophotonic contrast agents.

Nanomat&#xE9;riaux optiquement actifs promets de faire avancer une s&#xE9;rie de techniques biophotoniques travers l&#x26;#39;&#xE9;chelle nanom&#xE9;trique des effets optiques et l&#x26;#39;int&#xE9;gration de l&#x26;#39;imagerie multiple et les modalit&#xE9;s th&#xE9;rapeutiques. Nous rapportons ici le d&#xE9;veloppement de porphysomes; nanov&#xE9;sicules form&#xE9; &#xE0; partir de bicouches porphyrines auto-assembl&#xE9;es qui ont g&#xE9;n&#xE9;r&#xE9; de grands coefficients d&#x26;#39;extinction accordables, la structure d&#xE9;pendant de fluorescence &#xE0; auto-extinction et unique propri&#xE9;t&#xE9;s photothermiques et photoacoustique. Porphysomes permis la visualisation sensibles des syst&#xE8;mes lymphatiques en utilisant la tomographie photoacoustique. Dans le proche infrarouge g&#xE9;n&#xE9;ration de fluorescence peut &#xEA;tre restaur&#xE9; sur la dissociation, la cr&#xE9;ation d&#x26;#39;opportunit&#xE9;s pour les bas-fond l&#x26;#39;imagerie de fluorescence. En raison de leur nature organique, porphysomes &#xE9;taient enzymatiquement biod&#xE9;gradable et induit une toxicit&#xE9; minimale aigu&#xEB; chez la souris avec des doses intraveineuses de 1000 mg kg (-1). D&#x26;#39;une mani&#xE8;re similaire &#xE0; des liposomes, le noyau grande aqueuse de porphysomes peut &#xEA;tre passivement ou activement charg&#xE9;. Apr&#xE8;s administration par voie syst&#xE9;mique, porphysomes accumul&#xE9;s dans les tumeurs de x&#xE9;nogreffe souris porteuses et irradiation laser d&#x26;#39;ablation induite tumeur photothermique. Les propri&#xE9;t&#xE9;s optiques et la biocompatibilit&#xE9; des porphysomes d&#xE9;montrer le potentiel multimodal de nanoparticules organiques pour l&#x26;#39;imagerie bio photonique et de la th&#xE9;rapie.

Nanov&#xE9;sicules Porphysome g&#xE9;n&#xE9;r&#xE9;s par bicouches porphyrines pour utilisation comme agents de contraste multimodales biophotoniques

Optisch aktive Nanomaterialien Versprechen, eine Reihe von Biophotonische Techniken durch nanoskalige optische Effekte und die Integration von mehreren bildgebenden und therapeutischen Modalit&auml;ten. Hier berichten wir &uuml;ber die Entwicklung des Porphysomes; Nanovesicles gebildet von monomolekularen Porphyrin-Doppelschichten, die gro&szlig;e, einstellbare Aussterben Koeffizienten, Struktur-abh&auml;ngige Fluoreszenz self-quenching und einzigartige fotothermischen und Photoakustischen Eigenschaften generiert. Porphysomes aktiviert die sensible Visualisierung des lymphatischen Systems mit photoakustische Tomografie. Nah-Infrarot-Fluoreszenz-Generation konnte auf Dissoziation, Chancen f&uuml;r niedrig-Hintergrund-Fluoreszenz-Imaging wiederhergestellt werden. Aufgrund ihrer organischen Natur waren Porphysomes enzymatisch biologisch abbaubar und minimale akute Toxizit&auml;t bei M&auml;usen mit intraven&ouml;sen Dosen von 1.000 mg kg(-1) induziert. In &auml;hnlicher Weise zu Liposomen konnte der gro&szlig;e w&auml;ssrige Kern Porphysomes passiv oder aktiv geladen werden. Nach systemischer Verabreichung Porphysomes im Tumoren des Xenograft--Lagers M&auml;use und Bestrahlung induzierte fotothermischen Tumor Laserablation gesammelt. Die optischen Eigenschaften und Biokompatibilit&auml;t von Porphysomes demonstrieren das multimodale Potenzial der organische Nanopartikel f&uuml;r Biophotonische Bildgebung und Therapie.

Porphysome Nanovesicles von Porphyrin-Doppelschichten f&uuml;r generiert als multimodale Biophotonische Kontrastmittel verwenden.

Nanomateriali otticamente attivi promettono di avanzare una serie di tecniche di biophotonic attraverso effetti ottici su scala nanometrica e l&#39;integrazione di molteplici modalit&agrave; di imaging e terapeutica. Qui, segnaliamo lo sviluppo di porphysomes; nanovesicles formata da bilayer porfirina auto-assemblati che ha generato i coefficienti di estinzione grandi, sintonizzabile, fluorescenza dipendente dalla struttura unica e self-quenching fototermica e propriet&agrave; fotoacustico. Porphysomes abilitata la visualizzazione sensibile dei sistemi linfatico mediante tomografia fotoacustico. Generazione di fluorescenza vicino infrarosso potrebbe essere ripristinato sulla dissociazione, creando opportunit&agrave; per l&#39;imaging di fluorescenza di fondo basso. A causa della loro natura organica, porphysomes erano enzimaticamente biodegradabile e indotta minima tossicit&agrave; acuta nel topo per via endovenosa dosi di 1.000 mg kg(-1). In modo simile ai liposomi, il grande nucleo acquoso di porphysomes potrebbe essere passivamente o attivamente caricato. A seguito di somministrazione sistemica, porphysomes accumulato nei tumori di ablazione laser irradiazione indotta fototermica tumore e topi xenoinnesto-cuscinetto. Le propriet&agrave; ottiche e biocompatibilit&agrave; di porphysomes dimostrare le potenzialit&agrave; multimodale delle nanoparticelle organiche per biophotonic imaging e terapia.

Porphysome nanovesicles generato dal bilayer porfirina per uso come agenti di contrasto biophotonic multimodale.

&#x5149;&#x5B66;&#x6D3B;&#x6027;&#x306A;&#x30CA;&#x30CE;&#x6750;&#x6599;&#x306F;&#x3001;&#x30CA;&#x30CE;&#x30B9;&#x30B1;&#x30FC;&#x30EB;&#x5149;&#x5B66;&#x52B9;&#x679C;&#x3084;&#x8907;&#x6570;&#x306E;&#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x30F3;&#x30B0;&#x3068;&#x6CBB;&#x7642;&#x6CD5;&#x306E;&#x7D71;&#x5408;&#x3092;&#x901A;&#x3058;&#x3066;&#x3001;&#x30D0;&#x30A4;&#x30AA;&#x30D5;&#x30A9;&#x30C8;&#x30CB;&#x30C3;&#x30AF;&#x6280;&#x8853;&#x306E;&#x7BC4;&#x56F2;&#x3092;&#x9032;&#x3081;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x7D04;&#x675F;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;porphysomes&#x306E;&#x958B;&#x767A;&#x306B;&#x3064;&#x3044;&#x3066;&#x5831;&#x544A;&#x3059;&#x308B;&#x3002;nanovesicles&#x306F;&#x3001;&#x5927;&#x898F;&#x6A21;&#x306A;&#x3001;&#x8ABF;&#x6574;&#x53EF;&#x80FD;&#x306A;&#x5438;&#x5149;&#x4FC2;&#x6570;&#x3001;&#x69CB;&#x9020;&#x306B;&#x4F9D;&#x5B58;&#x3057;&#x305F;&#x86CD;&#x5149;&#x81EA;&#x5DF1;&#x6D88;&#x5149;&#x3068;&#x30E6;&#x30CB;&#x30FC;&#x30AF;&#x306A;&#x5149;&#x71B1;&#x3084;&#x97F3;&#x97FF;&#x7279;&#x6027;&#x3092;&#x751F;&#x6210;&#x3057;&#x305F;&#x81EA;&#x5DF1;&#x7D44;&#x7E54;&#x5316;&#x30DD;&#x30EB;&#x30D5;&#x30A3;&#x30EA;&#x30F3;&#x4E8C;&#x91CD;&#x5C64;&#x304B;&#x3089;&#x5F62;&#x6210;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x3002; Porphysomes&#x306F;&#x3001;&#x5149;&#x97F3;&#x97FF;&#x30C8;&#x30E2;&#x30B0;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x305F;&#x30EA;&#x30F3;&#x30D1;&#x7CFB;&#x306E;&#x654F;&#x611F;&#x306A;&#x53EF;&#x8996;&#x5316;&#x3092;&#x53EF;&#x80FD;&#x306B;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x8FD1;&#x8D64;&#x5916;&#x86CD;&#x5149;&#x306E;&#x751F;&#x6210;&#x306F;&#x3001;&#x4F4E;&#x30D0;&#x30C3;&#x30AF;&#x30B0;&#x30E9;&#x30A6;&#x30F3;&#x30C9;&#x86CD;&#x5149;&#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x6A5F;&#x4F1A;&#x3092;&#x5275;&#x51FA;&#x3057;&#x3001;&#x89E3;&#x96E2;&#x306B;&#x5FA9;&#x5143;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x305D;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x6709;&#x6A5F;&#x7684;&#x6027;&#x8CEA;&#x306E;&#x7D50;&#x679C;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x3001;porphysomes&#x306F;1,000 mg&#x306E;&#x30AD;&#x30ED;&#xFF08;-1&#xFF09;&#x306E;&#x9759;&#x8108;&#x5185;&#x6295;&#x4E0E;&#x3057;&#x305F;&#x30DE;&#x30A6;&#x30B9;&#x306E;&#x9175;&#x7D20;&#x5206;&#x89E3;&#x6027;&#x3068;&#x8A98;&#x5C0E;&#x6700;&#x5C0F;&#x9650;&#x306E;&#x6025;&#x6027;&#x6BD2;&#x6027;&#x3067;&#x3042;&#x3063;&#x305F;&#x3002;&#x30EA;&#x30DD;&#x30BD;&#x30FC;&#x30E0;&#x3068;&#x540C;&#x69D8;&#x306E;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3067;&#x3001;porphysomes&#x306E;&#x5927;&#x898F;&#x6A21;&#x306A;&#x6C34;&#x6027;&#x30B3;&#x30A2;&#x306F;&#x3001;&#x53D7;&#x52D5;&#x7684;&#x307E;&#x305F;&#x306F;&#x80FD;&#x52D5;&#x7684;&#x306B;&#x30ED;&#x30FC;&#x30C9;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x5168;&#x8EAB;&#x6295;&#x4E0E;&#x306B;&#x7D9A;&#x3044;&#x3066;&#x3001;&#x7570;&#x7A2E;&#x79FB;&#x690D;&#x7247;&#x3092;&#x6709;&#x3059;&#x308B;&#x30DE;&#x30A6;&#x30B9;&#x3068;&#x30EC;&#x30FC;&#x30B6;&#x30FC;&#x7167;&#x5C04;&#x8A98;&#x8D77;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x5149;&#x71B1;&#x816B;&#x760D;&#x5207;&#x9664;&#x306E;&#x816B;&#x760D;&#x306B;&#x84C4;&#x7A4D;porphysomes&#x3002; porphysomes&#x306E;&#x5149;&#x5B66;&#x7684;&#x6027;&#x8CEA;&#x3068;&#x751F;&#x4F53;&#x9069;&#x5408;&#x6027;&#x30D0;&#x30A4;&#x30AA;&#x30D5;&#x30A9;&#x30C8;&#x30CB;&#x30C3;&#x30AF;&#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x30F3;&#x30B0;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x6CBB;&#x7642;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x6709;&#x6A5F;&#x30CA;&#x30CE;&#x7C92;&#x5B50;&#x306E;&#x30DE;&#x30EB;&#x30C1;&#x30E2;&#x30FC;&#x30C0;&#x30EB;&#x306E;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x30DE;&#x30EB;&#x30C1;&#x30E2;&#x30FC;&#x30C0;&#x30EB;&#x30D0;&#x30A4;&#x30AA;&#x30D5;&#x30A9;&#x30C8;&#x30CB;&#x30C3;&#x30AF;&#x9020;&#x5F71;&#x5264;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x4F7F;&#x7528;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x30DD;&#x30EB;&#x30D5;&#x30A3;&#x30EA;&#x30F3;&#x4E8C;&#x91CD;&#x5C64;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x751F;&#x6210;&#x3055;&#x308C;&#x305F;Porphysome Nanovesicles

&#xAD11;&#xD559; &#xD65C;&#xC131; &#xB098;&#xB178; &#xC18C;&#xC7AC; &#xB098;&#xB178; &#xAD11;&#xD559; &#xD6A8;&#xACFC; &#xD1B5;&#xD574; biophotonic &#xAE30;&#xC220;&#xC758; &#xBC94;&#xC704; &#xBC0F; &#xC5EC;&#xB7EC; &#xC774;&#xBBF8;&#xC9D5; &#xBC0F; &#xCE58;&#xB8CC; modalities&#xC758; &#xD1B5;&#xD569; &#xBC1C;&#xC804;&#xC744; &#xC57D;&#xC18D; &#xB4DC;&#xB9BD;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30;&#xC5D0;, &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; porphysomes; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xBCF4;&#xACE0;&#xC11C; nanovesicles &#xB300;&#xD615;, &#xAC00;&#xBCC0; &#xC18C;&#xBA78; &#xACC4;&#xC218;, &#xAD6C;&#xC870; &#xC885;&#xC18D; &#xD615;&#xAD11; self-quenching &#xD558; &#xACE0; &#xB3C5;&#xD2B9;&#xD55C; photothermal &#xC18D;&#xC131;&#xACFC; photoacoustic &#xC0DD;&#xC131; &#xC870;&#xB9BD;&#xB41C; &#xD3EC; &#xB974; &#xD53C; &#xB9B0; bilayers&#xC5D0;&#xC11C; &#xD615;&#xC131; &#xB41C;&#xB2E4;. Porphysomes photoacoustic &#xB2E8;&#xCE35; &#xCD2C;&#xC601;&#xC744; &#xD558;&#xB294; &#xB9BC;&#xD504; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC758; &#xC911;&#xC694; &#xD55C; &#xC2DC;&#xAC01;&#xD654;&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xADFC; &#xC801;&#xC678;&#xC120; &#xD615;&#xAD11; &#xC138;&#xB300; &#xBD84;&#xB9AC;, &#xB0AE;&#xC740; &#xBC30;&#xACBD; &#xD615;&#xAD11; &#xC774;&#xBBF8;&#xC9D5;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xAE30;&#xD68C;&#xB97C; &#xB9CC;&#xB4DC;&#xB294;&#xC5D0;&#xC11C; &#xBCF5;&#xC6D0;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xADF8;&#xB4E4;&#xC758; &#xC720;&#xAE30; &#xC790;&#xC5F0; &#xACB0;&#xACFC;&#xB85C; porphysomes enzymatically &#xC0DD; &#xBD84;&#xD574;&#xC131; &#xD588;&#xB2E4; 1000 mg kg(-1)&#xC758; &#xC815; &#xB9E5; &#xD22C;&#xC5EC; &#xB41C; &#xC0DD;&#xC950;&#xC5D0; &#xCD5C;&#xC18C;&#xD55C;&#xC758; &#xAE09;&#xC131; &#xB3C5;&#xC131;&#xC744; &#xC720;&#xBC1C; &#xD558;&#xB294; &#xACE0;. &#xB9AC;&#xB97C; &#xBE44;&#xC2B7;&#xD55C; &#xBC29;&#xC2DD;&#xC73C;&#xB85C;, porphysomes&#xC758; &#xB300;&#xD615; &#xC218;&#xC131; &#xCF54;&#xC5B4; &#xC218; &#xC218; &#xB3D9;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xB610;&#xB294; &#xC801;&#xADF9;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xB85C;&#xB4DC; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC870;&#xC9C1; &#xAD00;&#xB9AC;&#xC5D0; &#xB530;&#xB77C; porphysomes &#xC885;&#xC591; &#xB1CC;&#xC885;&#xC591; &#xBCA0;&#xC5B4;&#xB9C1; &#xB9C8;&#xC6B0;&#xC2A4;&#xC640; &#xB808;&#xC774;&#xC800; &#xBC29;&#xC0AC;&#xC120; &#xC720;&#xBC1C; photothermal &#xC885;&#xC591; &#xC808;&#xC81C;&#xC5D0;&#xC5D0;&#xC11C; &#xCD95;&#xC801;. &#xAD11; &#xC18D;&#xC131; &#xBC0F; porphysomes&#xC758; &#xC0DD;&#xCCB4; &#xC801;&#xD569;&#xC131; biophotonic &#xD654;&#xC0C1; &#xC9C4; &#xCC30; &#xBC0F; &#xCE58;&#xB8CC;&#xB97C; &#xC704;&#xD55C; &#xC720;&#xAE30; &#xB098;&#xB178; &#xC785;&#xC790;&#xC758; &#xBCF5;&#xD569; &#xAC00;&#xB2A5;&#xC131;&#xC744; &#xC785;&#xC99D;.

Porphysome nanovesicles&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xD3EC; &#xB974; &#xD53C; &#xB9B0; bilayers&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC0DD;&#xC131; &#xB41C; &#xBCF5;&#xD569; biophotonic &#xB300;&#xBE44; &#xC694;&#xC6D0;&#xC73C;&#xB85C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Nanomateriales &#xF3;pticamente activos promesa de avanzar una serie de t&#xE9;cnicas biofot&#xF3;nicos trav&#xE9;s de efectos &#xF3;pticos a nanoescala y la integraci&#xF3;n de im&#xE1;genes m&#xFA;ltiples y las modalidades terap&#xE9;uticas. Aqu&#xED;, se presenta el desarrollo de porphysomes; nanoves&#xED;culas formado a partir de auto-ensambladas bicapas porfirina que generaron grandes coeficientes, la extinci&#xF3;n de sintonizables, dependiente de la estructura y propiedades fotot&#xE9;rmicas fotoac&#xFA;stica fluorescencia auto-apagado y &#xFA;nico. Porphysomes permiti&#xF3; la visualizaci&#xF3;n sensible de los sistemas linf&#xE1;ticos mediante tomograf&#xED;a fotoac&#xFA;stica. En el infrarrojo cercano la generaci&#xF3;n de la fluorescencia podr&#xED;a ser restaurado en la disociaci&#xF3;n, la creaci&#xF3;n de oportunidades para obtener im&#xE1;genes de baja fluorescencia de fondo. Como resultado de su naturaleza org&#xE1;nica, porphysomes eran enzim&#xE1;ticamente biodegradable y toxicidad inducida m&#xED;nimo aguda en ratones con dosis intravenosas de 1.000 mg kg (-1). De una manera similar a los liposomas, el n&#xFA;cleo grande acuosa de porphysomes podr&#xED;a ser pasiva o activa cargado. Despu&#xE9;s de la administraci&#xF3;n sist&#xE9;mica, porphysomes acumulada en los tumores de los ratones portadores de xenoinjerto y la irradiaci&#xF3;n l&#xE1;ser de ablaci&#xF3;n del tumor inducida fotot&#xE9;rmica. Las propiedades &#xF3;pticas y biocompatibilidad de porphysomes demostrar el potencial multimodal de nanopart&#xED;culas org&#xE1;nicas para obtener im&#xE1;genes de biofot&#xF3;nico y la terapia.

Nanoves&#xED;culas Porphysome generados por bicapas porfirina para su uso como agentes de contraste Multimodal Biophotonic

In photodynamic therapy (PDT), photosensitizers are activated by light of a specific wavelength and produce cytotoxic molecules to damage diseased tissues. Most photosensitizers are hydrophobic and easily aggregate in aqueous solution. To maintain their photodynamic activity and to enhance delivery efficiency of photosensitizers, various pharmaceutical carriers and delivery systems have been investigated for photosensitizers. This review will focus on liposomal nanostructures for the delivery of photosensitizing agents.

Liposomal nanostructures for photosensitizer delivery.

Enzymatic regioselection for the synthesis and biodegradation of porphysome nanovesicles.

Tumor hypoxia is increasingly being recognized as a characteristic feature of solid tumors and significantly complicates many treatments based on radio-, chemo-, and phototherapies. While photodynamic therapy (PDT) is based on photosensitizer interactions with diffused oxygen, photothermal therapy (PTT) has emerged as a new phototherapy that is predicted to be independent of oxygen levels within tumors. It has been challenging to meaningfully compare these two modalities due to differences in contrast agents and irradiation parameters, and no comparative in vivo studies have been performed until now. Here, by making use of recently developed nanostructured self-quenched porphysome nanoparticles, we were able to directly compare PDT and PTT using matched light doses and matched porphyrin photosensitizer doses (with the photosensitizer being effective for either PTT or PDT based on the existence of nanostructure or not). Therefore, we demonstrated the nanostructure-driven conversion from the PDT singlet oxygen generating mechanism of porphyrin to a completely thermal mechanism, ideal for PTT enhancement. Using a novel hypoxia tumor model, we determined that nanostructured porphyrin PTT enhancers are advantageous to overcome hypoxic conditions to achieve effective ablation of solid tumors.

Ablation of hypoxic tumors with dose-equivalent photothermal, but not photodynamic, therapy using a nanostructured porphyrin assembly.

Prostate cancer is the most common cancer among men and the second cause of male cancer-related deaths. There are currently three critical needs in prostate cancer imaging to personalize cancer treatment: (1) accurate intraprostatic imaging for multiple foci and extra-capsular extent; (2) monitoring local and systemic treatment response and predicting recurrence; and (3) more sensitive imaging of occult prostate cancer bone metastases. Recently, our lab developed porphysomes, inherently multimodal, all-organic nanoparticles with flexible and robust radiochemistry. Herein, we validate the first in vivo application of (64)Cu-porphysomes in clinically relevant orthotopic prostate and bony metastatic cancer models. We demonstrate clear multimodal delineation of orthotopic tumors on both the macro- and the microscopic scales (using both PET and fluorescence) and sensitively detected small bony metastases (<2 mm). The unique and multifaceted properties of porphysomes offers a promising all-in-one prostate cancer imaging agent for tumor detection and treatment response/recurrence monitoring using both radionuclide- and photonic-based strategies.

Cheng S. Jin

Department of Pharmaceutical Sciences,
The Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering

University of Toronto

One Minute, Sub-One-Watt Photothermal Tumor Ablation Using Porphysomes, Intrinsic Multifunctional Nanovesicles

Cheng S. Jin

Department of Pharmaceutical Sciences,The Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering

University of Toronto

One Minute, Sub-One-Watt Photothermal Tumor Ablation Using Porphysomes, Intrinsic Multifunctional Nanovesicles

Department of Pharmaceutical Sciences,
The Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering