Modulating cellular cytotoxicity and phototoxicity of fluorescent organic salts through counterion pairing

光毒性 荧光 细胞毒性 配对 化学 光化学 反离子 纳米颗粒 活性氧 光动力疗法 生物物理学 组合化学 纳米技术 材料科学 离子 有机化学 生物化学 体外 生物 光学 物理 量子力学 超导电性
作者
Deanna Broadwater,Matthew Bates,Mayank Jayaram,Margaret Young,Jianzhou He,Austin L. Raithel,Thomas W. Hamann,Wei Zhang,Babak Borhan,Richard R. Lunt,Sophia Y. Lunt
出处
期刊:Scientific Reports [Springer Nature]
卷期号:9 (1) 被引量:32
标识
DOI:10.1038/s41598-019-51593-z
摘要

Abstract Light-activated theranostics offer promising opportunities for disease diagnosis, image-guided surgery, and site-specific personalized therapy. However, current fluorescent dyes are limited by low brightness, high cytotoxicity, poor tissue penetration, and unwanted side effects. To overcome these limitations, we demonstrate a platform for optoelectronic tuning, which allows independent control of the optical properties from the electronic properties of fluorescent organic salts. This is achieved through cation-anion pairing of organic salts that can modulate the frontier molecular orbital without impacting the bandgap. Optoelectronic tuning enables decoupled control over the cytotoxicity and phototoxicity of fluorescent organic salts by selective generation of mitochondrial reactive oxygen species that control cell viability. We show that through counterion pairing, organic salt nanoparticles can be tuned to be either nontoxic for enhanced imaging, or phototoxic for improved photodynamic therapy.

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