Published May 31, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Nanostructure‐Driven Indocyanine Green Dimerization Generates Ultra‐Stable Phototheranostics Nanoparticles

Creators

  • 1. Princess Margaret Cancer Centre
  • 2. University Health Network
  • 3. Universidade de São Paulo
  • 4. Universidade Federal de São Carlos
  • 5. University of Toronto
  • 6. Texas A&M University
  • 7. Pontificia Universidad Católica de Chile

Description

Indocyanine green (ICG) is the only near-infrared (NIR) dye approved for clinical use. Despite its versatility in photonic applications and potential for photothermal therapy, its photobleaching hinders its application. Here we discovered a nanostructure of dimeric ICG (Nano-dICG) generated by using ICG to stabilize nanoemulsions, after which ICG enabled complete dimerization on the nanoemulsion shell, followed by J-aggregation of ICG-dimer, resulting in a narrow, red-shifted (780 nm→894 nm) and intense (≈2-fold) absorbance. Compared to ICG, Nano-dICG demonstrated superior photothermal conversion (2-fold higher), significantly reduced photodegradation (-9.6 % vs. -46.3 %), and undiminished photothermal effect (7 vs. 2 cycles) under repeated irradiations, in addition to excellent colloidal and structural stabilities. Following intravenous injection, Nano-dICG enabled real-time tracking of its delivery to mouse tumors within 24 h by photoacoustic imaging at NIR wavelength (890 nm) distinct from the endogenous signal to guide effective photothermal therapy. The unprecedented finding of nanostructure-driven ICG dimerization leads to an ultra-stable phototheranostic platform.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الإندوسيانين الأخضر هو صبغة الأشعة تحت الحمراء القريبة الوحيدة المعتمدة للاستخدام السريري. على الرغم من تعدد استخداماته في التطبيقات الضوئية وإمكانية العلاج بالضوء الحراري، إلا أن التبييض الضوئي يعيق تطبيقه. اكتشفنا هنا بنية نانوية لـ ICG ثنائي الأبعاد (Nano - DICG) تم إنشاؤها باستخدام ICG لتثبيت المستحلبات النانوية، وبعد ذلك مكنت ICG من الثنائيات الكاملة على غلاف المستحلب النانوي، متبوعًا بتجميع J لـ ICG - dimer، مما أدى إلى امتصاص ضيق وأحمر (780 نانومتر→894 نانومتر) ومكثف (حوالي2 أضعاف). بالمقارنة مع ICG، أظهر Nano - DICG تحويلًا ضوئيًا متفوقًا (أعلى بمرتين)، وانخفاضًا كبيرًا في التحلل الضوئي (-9.6 ٪ مقابل -46.3 ٪)، وتأثيرًا حراريًا غير منقوص (7 مقابل دورتين) تحت التشعيع المتكرر، بالإضافة إلى ثبات غرواني وهيكلي ممتاز. بعد الحقن في الوريد، مكّن Nano - DICG من التتبع في الوقت الفعلي لتسليمه إلى أورام الفئران في غضون 24 ساعة عن طريق التصوير الصوتي الضوئي بطول موجي NIR (890 نانومتر) متميزًا عن الإشارة الذاتية لتوجيه العلاج الحراري الضوئي الفعال. يؤدي الاكتشاف غير المسبوق لثنائيات ICG القائمة على البنية النانوية إلى منصة ضوئية فائقة الاستقرار.

Translated Description (French)

Le vert d'indocyanine (ICG) est le seul colorant proche infrarouge (NIR) approuvé pour une utilisation clinique. Malgré sa polyvalence dans les applications photoniques et son potentiel pour la thérapie photothermique, son photoblanchiment entrave son application. Ici, nous avons découvert une nanostructure d'ICG dimère (Nano-dICG) générée en utilisant l'ICG pour stabiliser les nanoémulsions, après quoi l'ICG a permis une dimérisation complète sur la coque de la nanoémulsion, suivie d'une agrégation J du dimère de l'ICG, résultant en une absorbance étroite, décalée vers le rouge (780 nm→894 nm) et intense (≈2 fois). Par rapport à l'ICG, le Nano-dICG a démontré une conversion photothermique supérieure (2 fois plus élevée), une photodégradation significativement réduite (-9,6 % contre -46,3 %) et un effet photothermique non diminué (7 contre 2 cycles) sous des irradiations répétées, en plus d'excellentes stabilités colloïdales et structurelles. Après l'injection intraveineuse, Nano-dICG a permis de suivre en temps réel son administration aux tumeurs de souris dans les 24 heures par imagerie photoacoustique à la longueur d'onde NIR (890 nm) distincte du signal endogène pour guider un traitement photothermique efficace. La découverte sans précédent de la dimérisation de l'ICG par nanostructure conduit à une plate-forme phototheranostique ultra-stable.

Translated Description (Spanish)

El verde de indocianina (ICG) es el único tinte de infrarrojo cercano (NIR) aprobado para uso clínico. A pesar de su versatilidad en aplicaciones fotónicas y potencial para la terapia fototérmica, su fotoblanqueo dificulta su aplicación. Aquí descubrimos una nanoestructura de ICG dimérico (Nano-dICG) generada mediante el uso de ICG para estabilizar nanoemulsiones, después de lo cual ICG permitió la dimerización completa en la cubierta de la nanoemulsión, seguida de la agregación J del dímero ICG, lo que resultó en una absorbancia estrecha, desplazada al rojo (780 nm→894 nm) e intensa (≈2 veces). En comparación con ICG, Nano-dICG demostró una conversión fototérmica superior (2 veces mayor), una fotodegradación significativamente reducida (-9,6 % frente a -46,3 %) y un efecto fototérmico no disminuido (7 frente a 2 ciclos) bajo irradiaciones repetidas, además de excelentes estabilidades coloidales y estructurales. Después de la inyección intravenosa, Nano-dICG permitió el seguimiento en tiempo real de su administración a tumores de ratón dentro de las 24 h mediante imágenes fotoacústicas a una longitud de onda NIR (890 nm) distinta de la señal endógena para guiar la terapia fototérmica efectiva. El hallazgo sin precedentes de la dimerización de ICG impulsada por nanoestructuras conduce a una plataforma fototeranóstica ultraestable.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
البنية النانوية- تقطير الإندوسيانين الأخضر يولد جسيمات نانوية فائقة الثبات
Translated title (French)
La dimérisation verte de l'indocyanine entraînée par la nanostructure génère des nanoparticules photothérapeutiques ultra‐stables
Translated title (Spanish)
La dimerización del verde de indocianina impulsada por nanoestructuras genera nanopartículas fototeranósticas ultraestables

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4376121230
DOI
10.1002/anie.202305564

Is supplement to
https://openalex.org/W4312038986 (Other)
https://openalex.org/W2435059856 (Other)
https://openalex.org/W2342205071 (Other)
https://openalex.org/W2285855067 (Other)
https://openalex.org/W2094998126 (Other)
https://openalex.org/W2071450831 (Other)
https://openalex.org/W2054084484 (Other)
https://openalex.org/W2053777176 (Other)
https://openalex.org/W2021806548 (Other)
https://openalex.org/W1988328429 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1978787752
  • https://openalex.org/W2018866931
  • https://openalex.org/W2023074414
  • https://openalex.org/W2025955916
  • https://openalex.org/W2031370983
  • https://openalex.org/W2038977078
  • https://openalex.org/W2042934070
  • https://openalex.org/W2044202315
  • https://openalex.org/W2044840613
  • https://openalex.org/W2089066127
  • https://openalex.org/W2093865645
  • https://openalex.org/W2096694929
  • https://openalex.org/W2123076457
  • https://openalex.org/W2154338418
  • https://openalex.org/W2157048271
  • https://openalex.org/W2159823164
  • https://openalex.org/W2323354159
  • https://openalex.org/W2424754252
  • https://openalex.org/W2484448248
  • https://openalex.org/W2500522403
  • https://openalex.org/W2533513686
  • https://openalex.org/W2549103576
  • https://openalex.org/W2755674605
  • https://openalex.org/W2766104091
  • https://openalex.org/W2766557830
  • https://openalex.org/W2774577787
  • https://openalex.org/W2784303695
  • https://openalex.org/W2792953143
  • https://openalex.org/W2890094281
  • https://openalex.org/W2893450414
  • https://openalex.org/W2903914462
  • https://openalex.org/W2906966442
  • https://openalex.org/W2914610286
  • https://openalex.org/W2924116260
  • https://openalex.org/W2942761486
  • https://openalex.org/W2951380557
  • https://openalex.org/W2954891450
  • https://openalex.org/W2964325900
  • https://openalex.org/W2985896406
  • https://openalex.org/W2998985527
  • https://openalex.org/W3042770515
  • https://openalex.org/W3082333872
  • https://openalex.org/W3086659331
  • https://openalex.org/W3119650898
  • https://openalex.org/W3131129930
  • https://openalex.org/W3158899292
  • https://openalex.org/W3196002464
  • https://openalex.org/W3210065931