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저자정보
Xianghui Li (Nanjing University Medical School Nanjing 210008 China.) Haoran Wang (Nanjing University Nanjing 210093 China.) Zhiyan Li (Nanjing University Medical School Nanjing 210008 China.) Dandan Li (Nanjing University Nanjing 210093 China.) Xiaofeng Lu (Nanjing University Medical School Nanjing 210008 China.) Shichao Ai (Nanjing University Medical School Nanjing 210008 China.) Yuxiang Dong (First Clinical Medical College of Nanjing Medical University Nanjing 210029 China.) Song Liu (Nanjing University Medical School Nanjing 210008 China.) Jinhui Wu (Nanjing University Nanjing 210093 China) Wenxian Guan (Nanjing University Medical School Nanjing 210008 China.)
저널정보
한국생체재료학회 생체재료학회지 생체재료학회지 제26권 제4호
발행연도
2022.12
수록면
919 - 935 (17page)
DOI
https://doi.org/10.1186/s40824-022-00296-0

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Background: Mitochondria play an essential role in cellular redox homeostasis maintenance and meanwhile serve as an important target for organelle targeted therapy. Photodynamic therapy (PDT) is a promising strategy for organelle targeted therapy with noninvasive nature and highly spatiotemporal selectivity. However, the efficacy of PDT is not fully achieved due to tumor hypoxia. Moreover, aerobic respiration constantly consumes oxygen and leads to a lower oxygen concentration in mitochondria, which continuously limited the therapeutic effects of PDT. The lack of orga nelle specific oxygen delivery method remains a main challenge. Methods: Herein, an Oxygen Tank is developed to achieve the organelle targeted synergistic hypoxia reversal strat egy, which not only act as an oxygen storage tank to open sources and reduce expenditure, but also coated with red blood cell membrane like the tank with stealth coating. Within the oxygen tank, a mitochondrion targeted photosen sitizer (IR780) and a mitochondria respiration inhibitor (atovaquone, ATO) are co-loaded in the RBC membrane (RBCm) coated perfluorocarbon (PFC) liposome core. Results: Inside these bio-mimic nanoparticles, ATO effectively inhibits mitochondrial respiration and economized endogenous oxygen consumption, while PFC supplied high-capacity exogenous oxygen. These Oxygen modulators reverse the hypoxia status in vitro and in vivo, and exhibited a superior anti-tumor activity by mitochondria targeted PDT via IR780. Ultimately, the anti-tumor effects towards gastric cancer and colon cancer are elicited in vivo. Conclusions: This oxygen tank both increases exogeneous oxygen supply and decreases endogenous oxygen con sumption, may offer a novel solution for organelle targeted therapies.
#Organelle targeted therapy #Mitochondrial respiratory inhibition #PDT #Artificial red blood cells #Synergistic oxygen modulation #Tumor hypoxia

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