發展具有標靶多重抗藥性乳癌細胞之光熱及光動力治療奈米金棒

癌症治療目前常用方式以化療為主，但長期治療而存活下之癌細胞會產生多重抗藥性，如多重抗藥性乳癌細胞（MCF-7/ADR cells），機制是可藉由 P-糖蛋白（P-glycoprotein, P-gp）將多種藥物排出細胞，而降低細胞內藥物有效濃度，MCF-7/ADR cells 高度表達 CD44，因此可藉由透明質酸（Hyaluronic acid, HA）對 CD44 具高親合性結合之特性。
本研究目的為發展具高親和性標靶多重抗藥性乳癌細胞表膜 CD44 的方式將小型奈米金棒（small gold nanorods, sAu NRs）攜帶光敏劑（Photosensitizer, PS）Chlorin e6（Ce6）及過氧化氫酶（Catalase, CAT）之奈米劑型，藉由奈米粒子經 cellular uptake，進而克服 P-gp 排藥效應，藉此提高藥物與奈米金棒累積於細胞質內的時間與有效濃度，隨後以近紅外光（Near-Infrared, NIR）808 nm 照射其累積於細胞內之金棒與光敏劑，促使 sAu NRs 產生光熱治療效應（Photothermal therapy, PTT）。另外，我們也模擬腫瘤內缺氧環境，藉由 CAT 將缺氧環境下培養之 MCF-7/ADR 細胞內之 H2O2 轉化為 O2 ，提升 Ce6 之光動力治療功效（Photodynamic therapy, PDT），達到協同治療抑制癌細胞生長。
本研究首先製備長 26-32 nm、寬 6-9 nm 之 sAu NRs，並以激發波長 808 nm 照射，且偵測其升溫效率（PTT）。隨後將 Ce6 與 sAu NRs 藉由正負電荷自組裝方式裝載結合至表面，以激發波長 660 nm 照射，促使氧分子（O2）轉換為單線態氧（1O2）進而殺死癌細胞（PDT）。第二部分為高分子材料化學合成。使用 EDC 活化 HA 分子鏈上羧基以共價鍵結半胱胺酸（Cysteamine, Cys），形成 HA-Cys 高分子共軛物。HA-Cys 上之硫醇基（－SH） 可以配位共價鍵結合於奈米金棒表面，使得 HA 高分子鏈纏繞包覆於 sAu NRs 外層，形成透明質酸包覆且裝載 Ce6 之奈米金棒，藉由 HA 對 CD44 之特異性結合能力，賦予奈米劑型標靶癌細胞能力。而 CAT 分子結構上也具有硫醇官能基，可結合於 sAu NRs。
研究結果顯示 HA 具有對 CD44 之高親和性，可導引 sAu NRs 攜帶 Ce6 及 CAT 靶向至高表達 CD44 之 MCF-7/ADR cells，因而可有效輸送光敏劑 Ce6 累積於癌細胞內，並可運送 CAT 進入癌細胞將 H2O2 轉化為 O2。先以近紅外光 808 nm 照射，使光能轉化為熱能，藉此殺死癌細胞並驅動光敏劑釋放，隨後照射 660 nm 光源，使 Ce6 將 O2 轉化為單線態氧（Singlet oxygen, SO）及活性氧物質（Reactive oxygen species, ROS），達到光熱與光動力協同治療效果以殺死癌細胞。且 Ce6 自身具有紅色螢光，可用以偵測癌細胞影像作為診斷/治療之奈米藥物。