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Revealing the Effect of Photothermal Therapy on Human Breast Cancer Cells: A Combined Study from Mechanical Properties to Membrane HSP70

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作者
Xinyue Guo,Miaomiao Zhang,Juan Qin,Zongjia Li,Christian Rankl,Xiue Jiang,Bailin Zhang,Dapeng Wang,Jilin Tang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (18): 21965-21973 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acsami.3c02964
摘要

Hyperthermia-induced overexpression of heat shock protein 70 (HSP70) leads to the thermoresistance of cancer cells and reduces the efficiency of photothermal therapy (PTT). In contrast, cancer cell-specific membrane-associated HSP70 has been proven to activate antitumor immune responses. The dual effect of HSP70 on cancer cells inspires us that in-depth research of membrane HSP70 (mHSP70) during PTT treatment is essential. In this work, a PTT treatment platform for human breast cancer cells (MCF-7 cells) based on a mPEG-NH2-modified polydopamine (PDA)-coated gold nanorod core-shell structure (GNR@PDA-PEG) is developed. Using the force-distance curve-based atomic force microscopy (FD-based AFM), we gain insight into the PTT-induced changes in the morphology, mechanical properties, and mHSP70 expression and distribution of individual MCF-7 cells with high-resolution at the single-cell level. PTT treatment causes pseudopod contraction of MCF-7 cells and generates a high level of intracellular reactive oxygen species, which severely disrupt the cytoskeleton, leading to a decrease in cellular mechanical properties. The adhesion maps, which are recorded by aptamer A8 functional probes using FD-based AFM, reveal that PTT treatment causes a significant upregulation of mHSP70 expression and it starts to exhibit a partial aggregation distribution on the MCF-7 cell surface. This work not only exemplifies that AFM can be a powerful tool for detecting changes in cancer cells during PTT treatment but also provides a better view for targeting mHSP70 for cancer therapy.
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