Synthèse simple en un seul pot de points de carbone de polydopamine pour la thérapie photothermique

Contexte

En tant que membre des matériaux carbonés de faible dimension, le vaste SP ² mixte et SP ³ les atomes ainsi que les électrons π dans les points de carbone (CD) augmentent considérablement les défauts et l'hétéroatome des systèmes photoactifs, déclenchant ainsi l'énergie lumineuse absorbée en chaleur ou la libération de photons stimulés. Les CD ont été largement appliqués dans la bio-imagerie, la thérapie photothermique (PTT) et les biocapteurs pour leur fluorescence réglable, leurs propriétés de conversion photothermique et leur excellente biocompatibilité. Les points quantiques de carbone magnétofluorescents chargés de médicaments (MCQD) synthétisés via un traitement hydrothermal et une réaction de réticulation rapportés précédemment ont permis de combiner le PTT et la thérapie photodynamique (PDT) grâce à la fabrication d'une plate-forme efficace de chimio-photothérapie contre le cancer [1]. Jusqu'à présent, de nombreuses méthodes ont été explorées pour améliorer l'intensité de fluorescence des CD depuis sa première découverte lors de la purification de nanotubes de carbone à paroi unique (SWCNT) déchargés à l'arc en 2004 [2], malgré les voies synthétisées pour atteindre un certain degré d'oxydation. étant général compliqué. Le traitement descendant et ascendant sont deux voies courantes pour synthétiser les CD, notamment l'ablation au laser [3, 4], le traitement à l'acide oxydatif [5, 6], le traitement hydrothermal [7, 8], la pyrolyse assistée par micro-ondes [9, 10,11], oxydation électrochimique [12, 13], irradiation par ultrasons [14] et traitement plasma [15].

Les recherches montrent que le dopage des atomes N est d'une grande importance pour l'amélioration de la fluorescence des CD [16,17,18]. Liu et al. utilisé de la polyéthylèneimine (PEI) fournissant les atomes N pour fabriquer des CD fonctionnalisés par PEI par pyrolyse assistée par micro-ondes (700 W) en une étape de glycérol et de PEI ramifiée ; le rendement quantique (QY) du système a été mesuré jusqu'à 15,3 %, et il a été appliqué pour l'imagerie cellulaire et la délivrance de gènes [19]. Zhou et al. ont rapporté le développement de points de carbone co-dopés au phosphore et à l'azote (CD dopés au N-P) pour la bio-imagerie via le traitement hydrothermal du nucléotide adénosine-5′-triphosphate (ATP) à 180 °C pendant 10 h. Typiquement, l'ATP était la seule source matérielle pour le dopage des atomes N et P afin d'améliorer les défauts à la surface du système, conduisant ainsi à une augmentation du QY des CD dopés au N-P (calculé à 9,8%) [20]. De plus, il a été rapporté que les composés phénoliques pourraient servir de germe catalytique pour la croissance des points de carbone. Lee et al. ont constaté que les points de carbone étaient considérablement augmentés avec l'ajout d'une trace d'acide férulique [21].

La polydopamine (PDA) est une sorte de polymère de type mélanine dérivé de la polymérisation du monomère de dopamine (DA), qui a été largement appliqué pour la modification de surface de divers matériaux puisqu'il a d'abord été étudié en tant qu'agent de modification de surface adhésif [22]. Comme nous le savons tous, de grandes quantités de groupes fonctionnels hydroxyle riches en N et phénoliques tels que la catécholamine dans le PDA en font un excellent passif et catalyseur pour les CD.

Inspirés par cela, nous rapportons une voie de pyrolyse assistée par micro-ondes simple et efficace pour la synthèse de CD fonctionnalisés par PDA sur 5 min. La diffusion dynamique de la lumière (DLS), la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR), la microscopie électronique à transmission (TEM), la spectroscopie ultraviolette et visible (UV-Vis) et la spectroscopie de fluorescence ont été utilisées pour définir les composants des points de carbone de polydopamine (CD- PDA) et sa photoluminescence accordable (PL). Les viabilités cellulaires relatives des cellules HeLa traitées par CD-PDA avec et sans irradiation NIR ont été mesurées par un dosage standard de bromure de 3-(4,5-diméthylthiazol-2-yl)-2, 5-diphényltétrazolium (MTT).

Résultats et discussion

Synthèse et caractérisation du CD-PDA

Dans cette recherche, nous avons synthétisé les points de carbone fonctionnalisés par polydopamine (PDA) (CD-PDA) via une pyrolyse assistée par micro-ondes en un seul pot de glycérine et de PDA. Les points de carbone (CD) fabriqués via la même approche de pyrolyse assistée par micro-ondes sans ajouter de PDA ont été définis comme groupe témoin. L'illustration schématique du processus de synthèse du CD-PDA a été décrite conceptuellement dans le schéma 1. Le rendement du CD-PDA était près de 1,5 fois celui des CD, en raison de l'amélioration du site de nucléation pour la formation de points de carbone avec le groupe phénolique fourni par PDA [21].

Illustration schématique du processus de synthèse du CD-PDA

Les profils de diffusion dynamique de la lumière (DLS) ont révélé la taille des particules et le potentiel zêta du CD-PDA. La taille des particules hydrodynamiques du CD-PDA était de 51,5 ± 19,5 nm (encadré de la Fig. 1a) et le potentiel zêta a été déterminé à − 27,5 ± 0,4 mV, indiquant des groupes chargés négativement à la surface des nanopoints, ce qui a en outre démontré la surface modification par PDA. La taille des particules hydrodynamiques des CD dispersées dans l'eau DI était de 5,5 ± ± 2,5 nm (encadré de la figure 1b). Les images de microscopie électronique à transmission (MET) ont caractérisé les nanoparticules monodisperses sphériques et à distribution de taille uniforme (Fig. 1a, b) ; le diamètre du CD-PDA était de ~ 25 nm (Fig. 1c) et celui des CD (Fig. 1d) a été mesuré à ~ 5 nm. Après la modification de surface par le PDA, la croissance du diamètre du CD-PDA était d'environ 20 nm par rapport à celle des CD.

Morphologie, spectres FT-IR et spectres UV-Vis des CD-PDA et des CD. un Image MET du CD-PDA (barre d'échelle 100 nm, encart :distribution de taille déterminée par DLS). b Image TEM de CD (barre d'échelle 100 nm, encart :distribution de taille déterminée par DLS). c Image agrandie d'un seul CD-PDA (barre d'échelle 50 nm). d Image agrandie d'un seul CD (barre d'échelle 20 nm). e Spectres FT-IR de CD-PDA, CD et PDA. f Spectres UV-Vis des CD-PDA, CD et PDA (encart :l'absorbance de 600 à 900 nm)

La passivation du PDA sur les points de carbone a été enregistrée par des spectres FT-IR. Ici, le PDA a été synthétisé via la polymérisation de 20 mg de chlorhydrate de DA dans 10 mL de tampon Tris (pH 8,5, 10 mM) à température ambiante pendant 12 h, puis il a été centrifugé à 23 294 rcf. En tant qu'information spectrale des pics caractéristiques des CD-PDA, des CD et des PDA observés sur la figure 1e, le pic de 3 400 cm ⁻¹ et 1600 cm ⁻¹ ont suggéré les groupes catéchol –OH et les cycles aromatiques du PDA, qui existaient également dans le CD-PDA [23, 24]. Nouveaux pics apparaissant à 1642 cm ⁻¹ , 1588 cm ⁻¹ , et 1640 cm ⁻¹ fait référence à C=O, N–H et C–N tandis que le pic à 3 400 cm ⁻¹ a indiqué l'existence de -OH et N-H dans le système, ce qui a illustré davantage la modification de surface de PDA sur les CD. Les N–H, C=O et C–N émergeant dans les points de carbone au cours de l'oxydation assistée par micro-ondes ont démontré les mécanismes de la passivation de surface pour les nanopoints :au cours de l'oxydation assistée par micro-ondes de 5 minutes, la polymérisation de la dopamine et la déshydratation du système pour former le noyau des nanopoints, après quoi a eu lieu la croissance des points de carbone.

Les spectres d'absorption UV-Vis des CD-PDA, des CD et des PDA avec la même concentration sont présentés sur la figure 1f (concentration de l'échantillon en médaillon de la figure 1f, 12,5 μg/mL). En tant que passivant de surface du système, le PDA présentait une absorption à large spectre de 200 à 900 nm, en particulier dans le proche infrarouge, ce qui était essentiel pour l'excellente propriété de conversion photothermique du CD-PDA. L'absorption à 220 nm et 280 nm représentait la transition électronique parmi le fort empilement du cycle phényle en tant que système conjugué, vérifiant la modification du PDA. En particulier, la réduction évidente de l'absorption à 280 nm a indiqué la barrière spatiale entre les fortes interactions d'empilement π dans le système conjugué après la passivation du PDA [25], tandis que les spectres d'absorption UV-Vis du CD-PDA montrent les pics caractéristiques autour 274 nm et 370 nm, et celle des CD a été mesurée à 260 nm et 330 nm. Le décalage bathochrome de 330 à 370 nm a été pris en compte pour l'introduction d'amidogène à partir du PDA, qui a également été caractérisé pour la chélation de la glycérine et du PDA [26, 27]. L'encart est l'absorbance du CD-PDA, des CD et du PDA de la longueur d'onde de 600 à 900 nm.

Photoluminescence du CD-PDA

Comme indiqué précédemment, la modification de surface des points de carbone peut affecter dans une large mesure son processus de conversion de photons, conduisant ainsi à une énorme diversité dans les spectres de fluorescence [28, 29]. Dans nos recherches, le pic d'émission du CD-PDA est passé de 450 à 500 nm avec la longueur d'onde d'excitation de 350 à 420 nm (Fig. 2a). En conséquence, nous avons observé des images de microscopie fluorescente rouge, bleue et verte en plongeant des gouttes sur une lame de verre, clarifiant davantage la formidable diversité de fluorescence pour le CD-PDA (encadré de la figure 2a). De plus, nous avons détecté les images macroscopiques du CD-PDA, des CD et de l'eau DI sous éclairage UV (365 nm), confirmant que l'intensité de fluorescence du CD-PDA était beaucoup plus forte que celle des CD (Fig. 2b). La figure 2c illustre en outre l'amélioration de l'intensité de fluorescence après la modification de surface du PDA ; le rendement quantique (QY) du CD-PDA était presque le triple de celui des CD (le sulfate de quinine a été sélectionné comme échantillon standard [19]), vérifiant l'effet du dopage des atomes N du PDA. Nous avons testé la stabilité de l'intensité de fluorescence du CD-PDA; il n'a pas montré de changement clair sous l'irradiation de 2100 s (365 nm), présentant ainsi une propriété de photoluminescence stable (Fig. 2d).

Propriétés optiques des CD-PDA et des CD. un Spectres de photoluminescence du CD-PDA (les longueurs d'onde d'excitation vont de 350 à 420 nm avec 10 incréments, en médaillon :images de microscopie à fluorescence du CD-PDA). b De gauche à droite :CD, CD-PDA et eau DI sous irradiation UV (365 nm). c Spectres de photoluminescence de CD-PDA, CD et eau DI. d Courbe de stabilité de l'intensité de fluorescence du CD-PDA

Pour approfondir l'étude de l'influence du PDA pour l'amélioration de l'intensité de fluorescence du CD-PDA, nous avons d'abord mesuré l'intensité de fluorescence en fonction de la durée de la polymérisation de la dopamine dans un tampon Tris. Le gradient de photoluminescence de la figure 3a a illustré que le CD-PDA avec la dopamine polymérisent dans un tampon Tris pendant 2 h présentaient l'intensité de fluorescence la plus élevée, indiquant l'influence de l'étendue de la prépolymérisation de la dopamine. Nous avons également exploré l'intensité de fluorescence du CD-PDA avec diverses concentrations originales de PDA dans du tampon Tris (3, 5, 7 et 9 mg/mL). Comme les concentrations originales de DA varient de 3 à 9 mg/mL, la fluorescence du CD-PDA a d'abord tendance à augmenter puis à diminuer (Fig. 3b).

Spectres de photoluminescence du CD-PDA. un Intensité fluorescente du CD-PDA avec diverses durées de polymérisation de la dopamine dans un tampon Tris. b Intensité fluorescente du CD-PDA avec diverses concentrations originales de dopamine. c Intensité fluorescente de CD-PDA avec différents pH avant la pyrolyse assistée par micro-ondes. d Intensité fluorescente du CD-PDA avec un pH différent après la pyrolyse assistée par micro-ondes

En outre, nous avons étudié l'intensité de fluorescence du CD-PDA avec divers pH initial; l'intensité de fluorescence diminuait à mesure que le pH du tampon Tris augmentait de 5 à 11 (Fig. 3c). La figure 3d a montré l'influence du pH après l'oxydation assistée par micro-ondes. Le pH du système après oxydation assistée par micro-ondes a été médié de 5 à 11, et nous avons comparé l'intensité de fluorescence du CD-PDA; milieu acide (pH 5,0) conduit à une fluorescence plus forte, ce qui indique également une fluorescence plus forte du CD-PDA dans le microenvironnement tumoral acide.

Performances photothermiques et cytotoxicités du CD-PDA

Mesure de l'efficacité photothermique

Pour délimiter l'analyse de l'efficacité de conversion photothermique des CD-PDA et des CD, nous avons évalué quantitativement l'incrément de température en fonction du temps sous irradiation; Le PDA a été sélectionné comme groupe témoin supplémentaire. Irradiation inférieure à 10 min (808 nm, 2 W/cm ² ), l'augmentation de température du CD-PDA était de 27 °C tandis que celle du PDA était d'environ 30 °C à 200 μg/mL. Pendant ce temps, l'augmentation de la température des CD (200 μg/mL) sous irradiation pendant les 10 min était d'environ 7,5 °C et celle de l'eau DI n'était pas supérieure à 5 °C (Fig. 4a). De plus, nous avons mesuré l'élévation de température du CD-PDA à différentes concentrations en fonction du temps sous une densité de puissance de 2 W/cm ² Irradiation laser NIR pendant 10 min. Dans l'ensemble, l'augmentation de la température a augmenté avec l'augmentation de la concentration de CD-PDA, et la température a augmenté plus rapidement lorsque la concentration de CD-PDA a augmenté de 25 à 200 μg/mL (Fig. 4b). Après quoi, nous traçons la courbe de l'augmentation de température en fonction de diverses concentrations de CD-PDA, parmi lesquelles l'augmentation de température de CD-PDA à 200 μg/mL, 100 μg/mL, 50 μg/mL et 25 μg/mL était d'environ 27 °C, 18 °C, 13 °C et 10 °C, respectivement (Fig. 4d). Typiquement, afin d'étudier l'influence sur l'efficacité de conversion photothermique du CD-PDA contre diverses concentrations initiales de DA dans le tampon Tris, nous avons mesuré le changement de température du CD-PDA (200 μg/mL) avec diverses concentrations originales de DA dans Tris tampon (Fig. 4c). La température augmentait à mesure que la concentration de DA passait de 3 à 9 mg/mL. L'augmentation de la température était de 27 °C lorsque la concentration initiale de DA était de 9 mg/mL tandis que l'augmentation de température n'était que de 10 °C lorsque la concentration initiale de DA était de 3 mg/mL. La courbe de refroidissement naturel du CD-PDA est présentée sur la figure 4e (200 μg/mL, 808 nm, 2 W/cm ² , 20 min), et les données plus maigres de − lnθ calculées à partir de la période de refroidissement sont observées sur la figure 4f. L'efficacité de conversion photothermique du CD-PDA a été mesurée à 35 %, supérieure à celle des nanotiges d'Au rapportée auparavant (valeur de la littérature, 22 % [30]).

Propriétés de conversion photothermique des CD-PDA et des CD. un Courbes de chauffage photothermique du CD-PDA, des CD, du PDA et de l'eau DI sous une densité de puissance de 2 W/cm ² Irradiation laser NIR pendant 10 min. b Courbes de chauffage photothermique du CD-PDA à différentes concentrations pendant 10 min. c Courbes de chauffage photothermique du CD-PDA (200 μg/mL) avec diverses concentrations originales de DA dans du tampon Tris. d Augmentation de la température du CD-PDA à diverses concentrations. e Courbe de refroidissement du CD-PDA (sous une densité de puissance de 2 W/cm ² Irradiation NIR au cours des 10 premières minutes et refroidissement naturel à la température ambiante). f Données de temps plus maigre par rapport à − lnθ calculées selon la courbe de refroidissement du CD-PDA

Viabilité cellulaire in vitro

Les cytotoxicités du CD-PDA, des CD et du PDA ont été analysées par un test MTT standard. Pour évaluer les différences de viabilité cellulaire entre les CD-PDA, les CD et les PDA, des cellules HeLa ont été incubées avec ces nanoparticules à la même concentration dans chaque groupe. Les résultats du MTT (Fig. 5a) ont révélé que la viabilité cellulaire des cellules HeLa présentait une relation dose-dépendante avec le CD-PDA, les CD et le PDA. Il a été rapporté que la surface modifiée par PDA riche en quinone était énergique dans l'activité de prolifération cellulaire [31]. Il est notable dans notre étude que le CD-PDA pourrait évidemment favoriser la viabilité cellulaire des cellules HeLa même à la concentration de 50 μg/mL en raison de la modification de surface par le PDA et que la viabilité cellulaire n'était pas considérablement inhibée à 100 μg/mL, qui partageait fondamentalement la même tendance avec les résultats du PDA, alors que la viabilité des cellules HeLa qui ont été incubées avec les CD a été réduite à 80 % et 70 % à 100 μg/mL et 200 μg/mL, respectivement.

Cytotoxicité in vitro contre les cellules HeLa. un Viabilité cellulaire in vitro des cellules HeLa incubées avec CD-PDA, CD et PDA à diverses concentrations pendant 24 h. b Viabilité cellulaire in vitro de cellules HeLa incubées avec CD-PDA, CD et PDA à diverses concentrations sous irradiation (808 nm, 2 W/cm ² , 5 minutes ; signifie  ± SD, n = 6). *p < 0,05, ***i>p < 0,01, ****p < 0.001

Le test MTT standard a été évalué davantage sur des cellules HeLa pour déterminer l'efficacité de destruction photothermique des CD-PDA, CD et PDA, les cellules HeLa ont été incubées avec ces nanoparticules à la même concentration dans chaque groupe. Sous irradiation (808 nm, 2 W/cm ² , 5 min), le test MTT (Fig. 5b) a montré que l'efficacité de destruction photothermique des CD-PDA, des CD et des PDA était améliorée en fonction de leur concentration. Dans l'ensemble, la viabilité cellulaire des cellules HeLa incubées avec du CD-PDA a été réduite à 30 % à 200 μg/mL, manifestant l'efficacité de destruction photothermique du système. Pendant ce temps, il est à noter que la différence de viabilité cellulaire entre CD-PDA et PDA a diminué progressivement à mesure que leur concentration augmentait de 25 à 200 μg/mL grâce à l'augmentation évidente de la température du CD-PDA sous irradiation NIR ainsi que l'amélioration de sa concentration (Fig. 4b, 4d). De plus, la viabilité cellulaire des cellules HeLa incubées avec des CD sous irradiation NIR était de 68 % à 200 μg/mL, ce qui n'était pas une variation significative par rapport à celle à la même concentration sans laser NIR en raison de sa faible absorption de la lumière dans la région du proche infrarouge. (Fig. 1e).

Conclusions

Dans ce travail, nous rapportons la synthèse de points de carbone passivés par polydopamine fluorescente (PDA) (CD-PDA) via une pyrolyse assistée par micro-ondes à un pot en 5 minutes, simplifiant considérablement le processus de réaction, favorisant son intensité fluorescente due au dopage de N du PDA, et en améliorant son rendement en raison de l'amélioration du site de nucléation pour la formation de points de carbone avec le groupe phénolique fourni par le PDA. Après la passivation du PDA, le rendement du CD-PDA était près de 1,5 fois celui des CD; le rendement quantique du CD-PDA était d'environ 5 %, soit le triple de celui des CD d'origine. L'efficacité de conversion photothermique du système a été mesurée à 35%, supérieure à celle des nanotiges d'Au rapportée auparavant (22%). Au cours du test in vitro, le CD-PDA a présenté une excellente biocompatibilité et les performances du PTT; il pourrait même favoriser la viabilité cellulaire des cellules HeLa avec une concentration atteignant 50 μg/mL. Sous irradiation, la viabilité cellulaire des cellules HeLa a été réduite à 30 %. Plus important encore, la passivation du PDA a rendu le système compatible pour d'autres modifications via l'ajout de Michael ou la réaction de base de Schiff.

Méthodes/Expérimental

Matériaux

Tous les réactifs chimiques étaient de qualité analytique et utilisés sans autre purification, sauf indication contraire. Le chlorhydrate de dopamine (DA) a été acheté chez Sigma-Aldrich (USA); le sulfate de quinine (98 %, adapté à la fluorescence) a été obtenu auprès de Fluka (USA); et la glycérine (> 99%), le Tris, le diméthylsulfoxyde (DMSO,> 99,8%) et les membranes de dialyse (MWCO 1000 Da) ont été fournis par Sangon Biotech (Shanghai, Chine). Le bromure de 3-(4,5-diméthylthiazol-2-yl)-2, 5-diphényltétrazolium (MTT), la trypsine et la solution de pénicilline-streptomycine ont été obtenus auprès de Beyotime Biotechnology (Shanghai, Chine). Le milieu Eagle de modification de Dulbecco (DMEM) a été obtenu à partir de Hyclone (USA). Le sérum bovin fœtal (FBS) a été acheté auprès de Biological Industries (Israël). Les cellules HeLa ont été fournies par l'American Type Culture Collection (ATCC).

Instrumentation et caractérisation

La composition élémentaire a été confirmée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier réalisée sur le spectromètre Nicolet 380 (FT-IR, Thermo Nicollet, Instruments, Ltd., America). Les spectres UV-Vis ont été caractérisés par le spectrophotomètre Perkin Elmer Lambda 750 UV-vis proche infrarouge (UV-vis-NIR, Perkin-Elmer, Norwalk, CT). Les spectres de photoluminescence (PL) ont été mesurés par le fluoromètre Infinite 200PRO (Tecan, Instruments, Ltd., Suisse). La distribution de diamètre et le potentiel zêta ont été réalisés par Mastersizer2000 (DLS, Nano-ZS, Malvern, Instruments, Ltd., Royaume-Uni). La morphologie et le diamètre ont été représentés par microscopie électronique à transmission (MET, Tecnai G, Spirit, FEI, Hong Kong). Un four à micro-ondes domestique a été utilisé comme source de micro-ondes (500 W) et alambic de réaction (Galanz, Instruments, Ltd., Chine).

Préparation des CD-PDA et des CD

Tout d'abord, 50 mg de chlorhydrate de dopamine ont été complètement dissous dans 10 mL de tampon Tris (10 mM, pH 8,5) et autopolymérisés à température ambiante pendant 2 h sous agitation magnétique. Ensuite, le CD-PDA a été synthétisé en mélangeant directement 6 mL de solution de PDA prépolymérisé ci-dessus et 20 mL de glycérine (> 99 %) avant 5 min d'oxydation assistée par micro-ondes (500 W) et l'étape de purification de suivi. Alors que les CD ont été préparés par 5 min d'oxydation assistée par micro-ondes (500 W) de 20 mL de glycérine, ils ont été définis comme groupe témoin. Par la suite, les CD-PDA et les CD ont été purifiés par dialyse contre de l'eau DI pendant 48 h (MWCO 1000 Da) et finalement collectés par centrifugation (23 294 rcf, 10 min) et lyophilisation.

Mesure des rendements quantiques fluorescents

Le rendement quantique (QY) de CD-PDA a été mesuré via la méthode colorimétrique rapportée avant [19], sulfate de quinine (en 0,1 M H₂ SO₄ ) a été sélectionné comme échantillon standard (littérature QY 54 %), et l'émission de photoluminescence (PL) a été mesurée par le fluoromètre Infinite 200PRO. Dans l'ensemble, la valeur spécifique de l'intensité de fluorescence du CD-PDA et de la quinine représentait le QY du CD-PDA (longueur d'onde d'excitation 350 nm) à condition qu'ils partagent la même valeur de densité optique (DO) inférieure à 0,02 (longueur d'onde 350 nm). L'intensité de fluorescence intégrée était la zone sous la courbe PL avec une longueur d'onde allant de 380 à 700 nm. Fondamentalement, le sulfate de quinine dissous dans 0,1 M H₂ SO₄ a été servi comme échantillon standard (valeur de DO 0,02, longueur d'onde 350 nm) ; Le CD-PDA a été dispersé dans de l'eau DI, et nous avons médié sa valeur de DO à 0,02 afin d'exclure l'influence de l'absorption de la lumière. Ensuite, nous avons mesuré l'intensité de fluorescence du CD-PDA et de la quinine pour calculer l'aire des courbes PL. Les CD ont été définis comme groupe témoin. La valeur absolue du QY a été calculée selon la formule :

À l'intérieur, F est le QY, Grad est le gradient de la courbe PL, ST et X représentent respectivement le groupe standard et le groupe de test, et R est l'indice de réfraction du solvant.

Mesure de la performance photothermique

Le CD-PDA, les CD et le PDA étaient tous dispersés dans de l'eau déminéralisée et leurs concentrations étaient toutes médiées à 200 μg/mL. Ensuite, nous avons respectivement ajouté 1 mL de solution ci-dessus dans la cellule de quartz standard et réglé la source de la diode laser (STL 808CFS-10W, Chine) au-dessus du niveau de liquide à environ 1 cm afin de couvrir complètement la solution. Nous avons mesuré les changements de température des CD-PDA et des CD toutes les minutes sous une densité de puissance de 2 W/cm ² Irradiation laser NIR ; l'eau PDA et l'eau DI ont été définies comme groupes témoins. Ensuite, nous avons terminé l'irradiation et enregistré les changements de température alors que le CD-PDA se refroidit naturellement à la température ambiante pour tracer la courbe de refroidissement. L'efficacité de conversion photothermique du CD-PDA a été calculée selon la formule rapportée avant [30].

Culture cellulaire

Les cellules HeLa ont été cultivées dans du milieu Eagle modifié par Dulbecco (DMEM, HyClone) contenant du glucose élevé avec 10 % de sérum de veau fœtal (FBS), de la pénicilline (100 U/mL) et de la streptomycine (100 μg/mL) à la température de 37 °C et 5% de CO₂ atmosphère humidifiée. Nous avons changé le milieu de culture une fois par jour.

Test de viabilité cellulaire

La cytotoxicité du CD-PDA a été mesurée par un test MTT standard. Les cellules HeLa ont été ensemencées dans des plaques 96 puits avec une densité de 2 × 10 ⁴ cellules par puits et cultivées pendant 24 h à 37 °C, 5% CO₂ atmosphère humidifiée. Ensuite, nous avons nettoyé les cellules HeLa trois fois avec du PBS frais, après quoi le CD-PDA dispersé dans du DMEM avec différents rapports pondéraux (10, 25, 50 et 100 μg/mL) a été ajouté dans chaque puits. Ensuite, il a été incubé pendant encore 24 h à 37 °C, 5 % de CO₂ atmosphère humidifiée. Le milieu de culture a été remplacé par 200 μL de DMEM contenant 20 μL de MTT (5 mg/mL dans du PBS) et incubé pendant 4 h supplémentaires à 37 °C, 5% CO₂ atmosphère humidifiée. Enfin, nous avons soigneusement retiré le milieu et ajouté 200 μL de DMSO dans chaque puits, en agitant encore 15 min. L'absorbance de chaque puits a été mesurée à 490 nm. Des cellules HeLa non traitées (cultivées dans du DMEM) ont été définies comme groupe témoin. Les viabilités cellulaires relatives des cellules HeLa ont été calculées selon la formule Abssamp/Abscontrol x 100 %. Dans celui-ci, l'échantillon Abs est l'absorbance des cellules HeLa traitées par CD-PDA tandis que le contrôle Abs représente l'absorbance des cellules HeLa non traitées.

Abréviations

CD-PDA :

Points de carbone de polydopamine

CD :

Points de carbone

DA :

Dopamine

DLS :

Diffusion dynamique de la lumière

DMEM :

Milieu Eagle modifié par Dulbecco

DMSO :

Diméthylsulfoxyde

FBS :

Sérum fœtal bovin

FT-IR :

Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier

MTT :

Bromure de 3-(4,5-diméthylthiazol-2-yl)-2, 5-diphényltétrazolium

NIR :

Région proche infrarouge

OD :

Densité optique

PDA :

Polydopamine

Île-du-Prince-Édouard :

Polyéthylèneimine

PL :

Photoluminescence

PTT :

Thérapie photothermique

QY :

Rendement quantique

SWCNT :

Nanotubes de carbone monoparoi

TEM :

Microscopie électronique à transmission

UV-Vis :

Spectroscopie ultraviolette et visible