Gerichte afgifte van artemisine via Fe(II)-tanninezuur-gekleed MOF versterkt ferroptose in trippel-negatieve borstkanker

Materialen en methoden

Reagentia

Artemisine (99%), 2-methylimidaazol (98%), zinknitraat (ZnNO₃; 98%), TA (98%), ferro(II)sulfaat (FeSO₄; 98%) en anhydre methanol werden geleverd door Aladdin-Reagent Co. Ltd. (Shanghai, China).

Fabricatie van TA-Fe/ART@ZIF Nanodeeltjes

Voor de bereiding van ART@ZIF nanodeeltjes, werd 200 mg ART opgelost in 1 ml anhydre methanol, en 2 g 2-methylimidaazol (het oplosmiddel was 8 ml absolute methanol) werd langzaam toegevoegd aan de verkregen ART-oplossing. Onder magnetische roering werd 0,2 g zinknitraat (het oplosmiddel was 1 ml absolute methanol) langzaam toegevoegd. Ten slotte werd het volume van de oplossing aangepast tot 15 ml en 10 min geroerd om een licht witte oplossing te verkrijgen. Na centrifugatie met 10.000 toer/min, werd het monster driemaal gewassen met methanol. Het supernatans was om de inhoud van ART te meten, terwijl het neerslag bevroren gedroogd werd om de vaste stof voor verder gebruik te verkrijgen.

Voor de bereiding van TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes, werd TA-oplossing (40 mg/ml in gedemineraliseerd water, 2 ml) langzaam toegevoegd aan de ART@ZIF oplossing (10 mg/ml, 4 ml). Na 20 min roeren, werd 5 mg/ml FeSO₄ langzaam toegevoegd aan de bovenstaande oplossing. Na herhaald roeren gedurende 30 min, werd een donker paarse oplossing verkregen. Ten slotte werd het neerslag verzameld door centrifugatie met 10.000 toer/min. Het neerslag werd driemaal gewassen met gedemineraliseerd water en bevroren gedroogd om TA-Fe/ART@ZIF voor verder gebruik te verkrijgen.

Karakterisatie

TEM (JEM-1230; JEOL, Tokyo, Japan) werd gebruikt om de morfologische en elementaire samenstelling van elk deel van het nanodeeltje te bepalen. Dynamische lichtverstrooiing en zetapotentiaal (DLS; Zetasizer Nano systeem Malvern Instruments, Malvern, VK) werden gebruikt om de deeltjesgrootte en elektrische stabiliteit van de nanodeeltjes te evalueren. Fourier-transformatie infraroodspectroscopie (VERTEX 70; Bruker, Bremen, Duitsland) en thermogravimetrische analyse werden gebruikt om de samenstelling van de bestanddelen van de nanodeeltjes te analyseren. Röntgenfoto-elektronspectroscopie (XPS) metingen werden genomen met een PHI 5000 Versa Probe III (Physical Electronics). De elementaire samenstelling van het TA-Fe/ART@ZIF materiaal werd uitgevoerd door gebruik van EDX (Carl Zeiss Model: Neon-40).

Meting van encapsulatie-efficiëntie en laadcapaciteit

Hoge-prestaties vloeistofchromatografie (HPLC) (Agilent 1200; Agilent Technologies, Santa Clara, CA) werd gebruikt om de hoeveelheid ART in het supernatans te meten. De medicijnlading en encapsulatiesnelheid van ART kunnen als volgt worden berekend:

$${\text{Medicijnlading}}\,(\%) = \frac{{{\text{Werkelijk}}\,{\text{bedrag}}\,{\text{van}}\,{\text{medicijn}}\,{\text{geencapsuleerd}}\,{\text{in}}\,{\text{NPs}}}}{{{\text{Bedrag}}\,{\text{van}}\,{\text{NPs}}}} \times 100\%$$

$${\text{Encapsulatie}}\,{\text{efficiëntie}}\,\% = \frac{{{\text{Werkelijk}}\,{\text{bedrag}}\,{\text{van}}\,{\text{medicijn}}\,{\text{geencapsuleerd}}\,{\text{in}}\,{\text{NPs}}}}{{{\text{Initiële}}\,{\text{van}}\,{\text{bedrag}}\,{\text{van}}\,{\text{medicijn}}\,{\text{gebruikt}}}} \times 100\%$$

In vitro vrijgave en pH-respons van TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes

De behandelde dialysemembraan verpakt met 2 mg nanodeeltjes werd geplaatst in 50 ml fosfaat-gebufferde zoutoplossing (PBS) met pH van 7,4 en 5,0, respectievelijk, en continu geschud bij 37 °C. De oplossing buiten het dialysemembraan werd bemonsterd na 15 min, 30 min, 45 min, 1 u, 2 u, 4 u, 6 u, 8 u en 10 u na aanvang van het experiment. De inhoud van ART in de bufferoplossing werd gemeten met HPLC.

Celcultuur

MDA‐MB‐231 en L929 cellijnen werden verkregen van de American Type Culture Collection (American Type Culture Collection, Manassas, VA, VS). Cellen werden gekweekt bij 37 °C en 5% CO₂ vocht in RPMI-1640 medium (Solarbio, Peking, China), aangevuld met 10% foetaal bovine serum (Cyclone, Utah, VS), 100 µg/ml natriumpyruvaat, penicilline en streptomycine (Solarbio Peking, China).

Cellulaire toxiciteitstoets in vitro

Cellevensvatbaarheid werd bepaald met 3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-difenyltetrazoliumbromide (MTT) toets volgens literatuurprocedures.

MDA-MB-231 cellen en L929 cellen werden gekweekt in standaard celmedia in 96-putplaten (5.000 cellen per put) en geïnculeerd in 5% CO₂ bij 37 °C gedurende 24 u. De vloeistof in de put werd weggegooid, en 100 µl per put van het serumvrije medium met PBS en verschillende concentraties van ART, TA-Fe/ZIF, TA-Fe/ART@ZIF, deferoxamine (DFO, MedChemExpress, Shanghai, China), N-benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp(O-Me) fluoromethylketon (Z-VAD-FMK, MedChemExpress, Shanghai, China), en ferrostatine-1 (Fer1, MedChemExpress, Shanghai, China) werden toegevoegd aan de 96-putplaten. Na 48 u werd 10 µl MTT (5 mg/ml) toegevoegd en nog 4 u geïnculeerd. Ten slotte werd een automatische enzymemarker (BioTek Instruments Inc., VS) gebruikt om de absorbantie in elke put te meten. Resultaten werden uitgedrukt als percentage cellevensvatbaarheid.

Calceine-Acetoxymethyl (Calceine-AM) Kleuringstoets

MDA-MB-231 cellen werden gekweekt in 24-putplaten (2 × 10⁴ cellen per put) en geïnculeerd gedurende 24 u. Vervolgens werden de cellen behandeld met verschillende concentraties TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes gedurende 24 u. Na het weggooien van het medium, werden de cellen gekleurd met Calceine-AM (Beyotime Biotechnology, Shanghai, China) in het donker bij 4 °C gedurende 20 min en waargenomen onder een fluorescentie-geïnverteerde microscoop (Olympus, Tokyo, Japan).

Stroomcytometrie voor apoptose

MDA-MB-231 cellen werden geplaatst in een zes-putplaat bij een dichtheid van 2,5 × 10⁵ cellen per put onder dezelfde omstandigheden. Na behandeling met PBS, ART, TA-Fe/ZIF, en TA-Fe/ART@ZIF gedurende 24 u. Vervolgens werden de gecentrifugeerd en verzameld van de zes-putplaat. Na propidiumiodide en Annexin-V dubbele kleuring (Annexin V‐FITC Kit; Beckman Coulter, Marseille, Frankrijk), werd stroomcytometrie gebruikt om te detecteren.

In vitro Reactieve Zuurstofvormen (ROS) Bepalingstoets

De ROS-inhoud in cellen werd uitgevoerd met een ROS fluorescentiesonde (dichloor-dihydro-fluoresceïne diacetaat (DCFH-DA, Beyotime Biotechnology, Shanghai, China). MDA-MB-231 cellen werden gekweekt in zes-putplaten (2,5 × 10⁵ cellen per put) en geïnculeerd in 5% CO₂ bij 37 °C gedurende 24 u. De vloeistof uit de putten werd weggegooid, en cellen werden als volgt behandeld: blanco controlegroep (serumvrij medium), positieve controlegroep, en experimentele groep (verschillende concentraties nanodeeltjes). Na incubatie gedurende 8 u bij 37 °C, werd 0,1% DCFH-DA aan elke put toegevoegd en de cellen 30 min geïnculeerd. Cellen ongevoudelijk aan DCFH-DA werden verwijderd met PBS en waargenomen onder een fluorescentie-geïnverteerde microscoop (Olympus, Tokyo, Japan).

Malondialdehyde (MDA) en GSH Inhoud Bepaling

De MDA-toetskit (TBA-methode; Jiancheng Bio-engineering, Nanjing, China) en GSH-toetskit (Beyotime Biotechnology, Shanghai, China) werden gebruikt om de intracellulaire niveaus van MDA en GSH te meten. Na behandeling met PBS, ART, TA-Fe/ZIF, en TA-Fe/ART@ZIF, werden MDA-MB-231 cellen verzameld en geteld. De intracellulaire inhoud van MDA en GSH werd bepaald volgens de instructies in de kits.

Western Blot Analyse

De MDA-MB-231 cellen, die behandeld werden met verschillende nanodeeltjes, werden gelyseerd met RIPA lysebuffer. Na de eiwitinconcentratie was bepaald, werden de eiwitten van verschillende monsters gescheiden met 10% SDS-PAGE gel en overgebracht naar nitrocellulose membraan. Het nitrocellulose membraan dat geladen was met monster-eiwitten werd geblokkeerd door 0,5% BSA eiwitoplossing gedurende 1 u, en het nitrocellulose membraan en de primaire antilichamen werden 24 u geïnculeerd bij 4 °C. We spoelden de primaire antilichamen van het nitrocellulose membraan met TBST en gingen door om het met de corresponderende secundaire antilichamen bij kamertemperatuur gedurende 2 u te plaatsen. Na afwassen van de secundaire antilichamen op het cellulosen membraan, werd het nitrocellulose membraan een chemiluminescente oplossing gebruikt en waargenomen onder het gelbeeldvormingssysteem.

In vivo antitumor experiment

Alle dierproeven werden goedgekeurd door de Ethische Commissie van Weifang Medische Universiteit. Gezonde vrouwelijke naakte muizen (leeftijd: 4 weken; gewicht: 13-17 g; Vital River, Peking, China) werden geadministreerd met 5 × 10⁶ MDA-MB-231 cellen in 150 µl fosfaat-gebufferde zoutoplossing. Toen het tumorvolume toegenam tot 70-120 mm³, werden de muizen willekeurig verdeeld in vier groepen. Elke groep muizen werd apart behandeld met PBS, ART (20 mg/kg), TA-Fe/ZIF (80 mg/kg), en TA-Fe/ART@ZIF (100 mg/kg). Elke muis werd behandeld door intraperitoneale injectie elke drie dagen. Na 14 dagen werden alle muizen gedood. De tumorweefsels en belangrijke organen werden verzameld voor hematoxyline enosine kleuring.

Statistische analyse

Alle experimenten werden ten minste driemaal herhaald. Alle data werden statistisch geanalyseerd met SPSS versie 22.0 software (IBM Corp., Armonk, VS). De resultaten werden uitgedrukt als gemiddelde ± standaarddeviatie. P-waarden < 0,05 gaven statistische significantie aan.

Resultaten en discussie

Karakterisaties van TA-Fe/ART@ZIF Nanodeeltjes

Eerst werden de ART@ZIF nanodeeltjes gesynthetiseerd bij kamertemperatuur uit methanol, zinkacetaat, 2-methylimidaazol en ART volgens literatuurprocedures. Stable metaal-polyfenol supramoleculaire films werden vervolgens snel gevormd rond de ART@ZIF sjablonen door TA en ferro-ionen te vortelleren. In vergelijking met de gerapporteerde magnetische nanodeeltjes, werd TA-Fe/ART@ZIF bereid via de zelfassembliemethode die TA-Fe-membraan vormt op het oppervlak van MOF zonder betrokkenheid van harde chemische of hydrothermale reacties. Belangrijker nog, de TA-Fe/ART@ZIF nanodrager kan getriggerd worden door lage pH, om ART en Fe(II) vrij te geven, wat verder gekatalyseerd wordt door de endoperoxide van ART om C-gecentreerde vrije radicalen te genereren, wat ferroptose merkbaar versterkt. De encapsulatie-efficiëntie, gemeten met HPLC met behulp van het supernatans van de eerste centrifugatie, was 66,7%. Het supernatans werd verkregen door de TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes, en de berekende medicijnlading van ART was 11,4%. Volgens FTIR-spectroscopie (Fig. 2a), werden karakteristieke absorptiepieken van ART, namelijk de carbonyibinding bij 1.738 cm⁻¹ en de peroxidesbrug bij 724 cm⁻¹, waargenomen in TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes, wat aangeeft dat ART met succes in de nanodeeltjes was geencapsuleerd. Vervolgens onthulden de resultaten van de thermogravimetrische analyse dat ART volledig werd geelimineerd toen de temperatuur verhoogd werd tot ongeveer 400 °C (Fig. 2b). In vergelijking met de TA-Fe/ZIF nanodeeltjes, werd gevonden dat ART 7,1% van het totale gewicht van de TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes uitmaakt, wat in wezen consistent is met de resultaten van de HPLC-analyse.

De resultaten van TEM toonden aan dat ZIF-8 en ART@ZIF een vergelijkbare uniforme hexagonale configuratie vertoonden, en de deeltjesgrootteverdeling werd bepaald op ongeveer 100 nm (Fig. 3a, b). TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes vertoonden een sferische configuratie, en de deeltjesgrootteverdeling was 150 nm. In vergelijking met complete ART@ZIF, vertoonde TA-Fe/ART@ZIF gecoateerd met Fe(II) en TA een duidelijke conventionele kern-schelp structuur, en de grootte van het TA-Fe-membraan was ongeveer 30 nm (Fig. 3a). Bovendien voerden we gebiedselementaire karteringsanalyse uit van de gevormde nanodeeltjes. De gebiedselementaire kartering bevestigde dat de periferie van TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes omringd was door Fe-element, wat aangeeft dat Fe(II) en TA met succes waren gekleed (Fig. 3b). XPS-metingen werden genomen om de oppervlakte-elementaire samenstelling en interactie in TA-Fe/ART@ZIF-composiet te onderzoeken. De wijdscan XPS-spectrum van TA-Fe/ART@ZIF is afgebeeld in Aanvullend bestand 1: Fig. 1s. De grote pieken die verschijnen rond 285, 408, 531, 737 en 1036 eV waren gerelateerd aan C 1s, N 1s, O 1s, Fe 2p en Zn 2p, respectievelijk, wat de vorming van TA-Fe/ART@ZIF nanocomposiet demonstreert. Verder worden EDS-karteringsafbeeldingen van TA-Fe/ART@ZIF getoond in Aanvullend bestand 1: Fig. 2s. Het is duidelijk gevonden dat de pieken overeenkomend met elementen zoals koolstof (C), stikstof (N), zuurstof (O), ijzer (Fe) en zink (Zn), in goede overeenstemming zijn met het XPS-spectrum. Door de hoeveelheid Fe(II) te verhogen, vonden we dat de hydrodynamische diameter van TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes toenam (Aanvullend bestand 1: Fig. 3s). Om de coating verder te bevestigen, maatten we het zetapotentiaal van verschillende nanodeeltjes. De vorming TA-Fe(II)-laag op ART@ZIF deeltjes verschoven het oppervlakte zetapotentiaal van +21 mV naar -19,5 mV vanwege de zure aard van TA (Aanvullend bestand 1: Fig. 4s). Zoals eerdere literatuur rapporteerde, de overvloedige polyfenolgroepen in TA-structuur niet alleen voorzien van substrataafhechtingsvermogen, maar zijn ook in staat om te coördineren met overgangsmetaalionen (Fe, Zn) om metaal-fenolische complexen te vormen. Wanneer Zn²⁺ en Hmim gemengd worden om een oplossing te vormen, zou een massa Zn²⁺ ionen coördineren aan het oppervlak van ART@ZIF deeltjes; dus is het zetapotentiaal van ART@ZIF +21 mV. De fenolische groepen van TA (pKa 8,5) werden gedepotoneerd negatief en konden daarom interacteren met de positief geladen Zn²⁺, wat de TA-Fe filmgroei op ART@ZIF oppervlak bevorderde. Aangezien geneesmiddelafgifte dragers begunstigt, is stabiliteit een belangrijke factor voor hun medicinale toepassing. De stabiliteit van de nanodeeltjes werd gedemonstreerd door te disperseren in PBS gedurende één week. Zoals getoond in Aanvullend bestand 1: Fig. 5s, presenteerde de deeltjesgrootte gewenste grootte en stabiliteit uit tijdsverloop van studie.

Vrijgave en cytotoxiciteit van TA-Fe/ART@ZIF in vitro

Vervolgens, om te bestuderen of TA-Fe/ART@ZIF pH-responsief ontledingsgedrag had, onderzochten we de vrijgave van ART uit nanodeeltjes onder neutrale en zuure omstandigheden. Zoals getoond in Fig. 4a, in de zuure omstandigheden, kunnen de nanodeeltjes snel ongeveer 58% van ART vrijgeven binnen 1 uur. Echter, onder neutrale omstandigheden, kunnen de nanodeeltjes alleen langzaam een minuut bedrag van ART vrijgeven. Daarnaast, tijdens de behandeling van de externe oplossing van het dialysemembraan met natriumhydroxide, reageerde de oplossing van de pH = 5,0 groep met natriumhydroxide om een aanzienlijk wit neerslag te produceren. Dit fenomeen werd echter niet waargenomen in de pH = 7,4 groep.

Volgens onze hypothese is het witte neerslag een zinkhydroxide neerslag gevormd door de dissociatie van zinkionen en alkali uit de nanodeeltjes onder zuure omstandigheden. Collectief toont dit bewijs met succes aan dat onze nanodeeltjes de capaciteit hebben om te dissociëren onder zuure omstandigheden.

In het ontwerp van TA-Fe/ART@ZIF nano-systeem, worden de TA-Fe(II) en ZIF structuren geablateerd om de ingepakte ART en Fe(II) vrij te geven onder de zuure omstandigheden van de tumormicro-omgeving. De opregulatie van Fe(II) niveaus in cellen zou ART decomponeren in radicalen door splitsing van de ijzer-gemediëerde endoperoxidebrug, wat de effecten van ferroptose merkbaar versterkt. Dienovereenkomstig werden MTT-toetsen uitgevoerd om de cytotoxiciteit van nano-systeem te bestuderen aan MDA-MB-231 cellen en L929 cellen. In vergelijking met ART, toonden TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes grotere cytotoxiciteit aan MDA-MB-231 cellen (Fig. 4b) en lage cytotoxiciteit aan normale cellen (Fig. 4c). TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes remden de activiteit van MDA-MB-231 cellen met 53,9%, terwijl ART bij dezelfde concentratie slechts 24,1% van de totale cellen remde. De experimentele resultaten van calceine-AM kleuring bevestigden dat de hoeveelheid levende MDA-MB-231 cellen geleidelijk daalde met de toenemende concentratie van TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes (Fig. 4d).

TA-Fe/ART@ZIF Versterkt ROS-Productie in MDA-MB-231 Cellen

ART is bekend om zijn antikankeractiviteit uit te oefenen via generatie van ROS geproduceerd door ijzer-gemediëerde splitsing van de endoperoxidebrug. Daarom hebben we de efficiëntie van TA-Fe/ART@ZIF onderzocht om ROS-generatie te induceren door de 2′,7′-dichlorodihydrofluoresceïne diacetaat (DCHF-DA) sonde. Zoals getoond in Fig. 5, werd een iets sterkere fluorescentiesignaal waargenomen in cellen behandeld met ART en TA-Fe/ZIF vergeleken met onbehandelde groepen, wat aangeeft dat ART en Fe(II) ionen ROS-generatie konden induceren. In tegenstelling, sterk fluorescentiesignaal blootstelling aan TA-Fe/ART@ZIF nanogeenmiddel wordt gevonden in cellen als bewijs van gewenste ROS-opbrengst, die gegenereerd wordt door splitsing van Fe(II)-gemediëerde endoperoxide van ART. Het zo bereide nano-systeem in cellen zou gedegradeerd worden en accumulatie van Fe(II) maken, wat ROS-generatie merkbaar versterkt. Het antikankereffect van ART en zijn derivaten is toegeschreven aan hun vermogen om apoptose te induceren door diverse cellulaire processen, variërend van DNA-schade reactie, het lysosomaal-gemediëerde catabolische proces macro-autofagie, en oxidatieve stress. En het werd ook gerapporteerd dat de ijzer-gemediëerde splitsing van de endoperoxidebrug in ART de intracellulaire oxidatieve balans naar ferroptose kan beïnvloeden in veel typen kankercellen. Deze inductie van ferroptose gebaseerd op oxidatieve onevenwichtigheid kan verder versterkt worden met de toevoeging van Fe(II). Terwijl Fe(II) ART activeert, kan het ook reageren met intracellulaire waterstofperoxide om hydroxyvrije radicalen te genereren via de Fenton-reactie, wat de apoptose-inducerende werking van ART in tumorcellen versterkt.

TA-Fe/ART@ZIF Induceert Apoptose en Ferroptose in MDA-MB-231 Cellen

Tegelijkertijd, om celdood en rol van Fe(II) te onderzoeken, gebruikten we ijzerchelator deferoxamine, apoptose-inhibitor Z-VAD-FMK, en ferroptose-inhibitor ferrostatine-1 om deze cellen te redden. Zoals voorspeld, kon deferoxamine, een vanger van Fe(II), duidelijk celdood blokkeren, wat het belang van Fe(II) suggereert. Bovendien werd het overlevingspercentage van MDA-MB-231 cellen significant verbeterd door apoptose- en ferroptose-inhibitor van 31,4% tot 56,3% en 76,0%, respectievelijk (Fig. 6a), wat het belang van apoptose en ferroptose in TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes-gemediëerde celdood benadrukt. Daarnaast hebben we Annexin V-FITC-gebaseerde toets door stroomcytometrie gebruikt, om kwantitatief de mate van apoptose te bepalen. De resultaten geven aan dat TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes apoptose kunnen induceren in 21,8% van MDA-MB-231 cellen (Aanvullend bestand 1: Fig. 6s). Dit percentage was hoger dan dat vastgelegd voor ART, wat impliceert dat apoptose betrokken is bij de TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes-gemediëerde, maar het is niet de hoofdoorzaak.

Een gemeenschappelijk kenmerk van ferroptose is endogene lipidperoxidatie. MDA, een product van lipidperoxidatie, werd onderzocht om de graad van ferroptose te beoordelen. Resultaten toonden aan dat TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes ongeveer 2,5 keer hogere MDA-niveaus hadden dan de controlegroep (Fig. 6b). Dit werd verondersteld te wijten aan de aanwezigheid van nanodrager-verrijkt Fe(II) en de corresponderende verhoogde lipidradicaalniveaus. Als een van de belangrijkste antioxidante componenten in de cellen, wordt intracellulair GSH verminderd vergezeld van ferroptose. Rekening houdend met de belangrijke rol van GSH in ferroptose, evalueerden we het intracellulaire GSH-niveau na behandeling met TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes. GSH was significant verminderd vergeleken met voertuig-behandelde cellen (Fig. 6c). Dit leverde sterk bewijs voor de uitputting van GSH en oxidatieve onevenwichtigheid, die gecentreerd was op de Fe(II)-gemediëerde activatie van ART door TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes. Vervolgens werd western blotting uitgevoerd om de impact van TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes op GPX4-activiteit te begrijpen. We observeerden dat TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes een significantere inhibitie van GPX4-activiteit veroorzaakten dan ART (Fig. 6d). Deze data stemden ook goed overeen met de hoogste mate van GSH-uitputting.

In vivo antitumor experiment

We evalueerden de antitumor-effectiviteit van onze nanodeeltjes aan MDA-MB-231 cellen in vivo door de inhibitie van subcutane xenotransplantatie tumoren in tumordragende naakte muizen. Gedurende de 14-daagse behandeling, relatief tot andere groepen, konden TA-Fe/ART@ZIF nanodeeltjes de groei van MDA-MB-231 xenotransplantatie tumoren significant remmen als resultaat van overvloedige ROS-generatie door Fe(II)-ART reactie (Fig. 7a). Daarnaast was er geen significante diversiteit van lichaamsgewicht in alle experimentele groepen (Fig. 7b), wat aantoont dat TA-Fe/ART@ZIF verwaarlozame bijwerkingen had. Om het therapeutische effect verder te bestuderen, werden de tumor en andere normale weefsels onderzocht door H&E-kleuring na 14 dagen behandeling. Zoals getoond in Fig. 8, veroorzaakte TA-Fe/ART@ZIF het grootste gebied van celdood in het tumorweefsel, terwijl er geen duidelijke schade en apoptose was in de normale weefsels. Over het algemeen toonden deze resultaten aan dat de TA-Fe/ART@ZIF-gemediëerde therapie niet alleen leidde tot antikankereffectiviteit, maar ook een laag niveau van acute systemische toxiciteit had in de SFT-MB-gemediëerde therapie.

Conclusie

Samenvattend biedt ferroptose een potentiële remedie voor TNBC-behandelingen, aangezien het exclusieve voordelen heeft om onvermijdelijke barrières van de momenteel prevalente therapie te overwinnen. Hier hebben we een ferro-ionenleverende nanodrager voor ART ontworpen gebaseerd op TA-Fe(II) gecoateerd op de ZIF nanodeeltjes met ART geencapsuleerd via coördinatie-gedreven zelfassemblage voor versterkte ferroptose. De nanodrager kon oplossen in de zwak zure micro-omgeving om ART en Fe(II) vrij te geven, wat verder een hoog niveau van intracellulaire ROS en MDA veroorzaakte, vergezeld van afname van GSH en GPX4, leidend tot krachtige tumorgroeiremming en antikankereffectiviteit in vitro en in vivo. Dit werk biedt een nieuwe benadering om de potentie van ferroptotische nanogeneesmiddelen te versterken en nieuwe richtingen voor TNBC-therapie. Biocompatibiliteit en uitgebreide mechanismen van TA-Fe/ART@ZIF-geïnduceerde ferroptose moeten gewaarborgd worden voor verder onderzoek.