Adv. Mater. ：肿瘤微环境触发的生物材料自组装在诊断治疗上的应用

【引言】

由于一系列生物屏障小分子药物只有小部分到达肿瘤部位致使疗效降低，而且这些药物会杀死正常细胞造成毒性。临床上使用包载小分子药物的植入剂，将其植入在肿瘤组织、肿瘤床、组织间质维持较高的药物浓度，从而提高疗效降低毒性。但是植入剂有很多弊端，例如增加医疗风险和手术创伤；很难确定合适的植入部位等等。随着肿瘤靶向分子的开发，这类制剂逐渐失去优势。但由于肿瘤异质性，肿瘤靶向分子开发时需要靶向特异性肿瘤，大大地增加了人力和财力成本。因此，如何将药物精准的递送到肿瘤部位面临巨大的挑战。

【成果简介】

近日，国家纳米中心的王浩研究员（通讯作者）和王磊副研究员（通讯作者）利用肿瘤部位酸性微环境，使多肽生物材料由纳米粒（NPs）自组装形成纳米纤维（NFs），从而将纳米纤维非侵入式地植入到肿瘤区域，这些纳米纤维能够捕捉和蓄积随后注射的小分子药物，达到原位诊断治疗的目的。

【图文导读】

图1肿瘤酸性微环境触发纳米粒自组装形成纳米纤维巢穴状宿主原理图

纳米粒（NPs）在pH6.5条件下自组装形成纳米纤维（NFs），然后小分子药物通过疏水作用力富集在多肽的疏水区域。

图2 多肽生物材料的筛选和纳米递送系统的表征

a) 多肽生物材料的构建（BP：芳香族双芘，FFVLK：多肽，His₆：六聚组氨酸）

b) 化合物1的紫外吸收变化

c) 化合物1的荧光强度变化

d) NPs和NFs透射电镜（TEM）图像

e) NPs在pH6.5环境下自组装形成NFs的过程图解

f) NPs和NFs圆二色谱（CD）图像

g) NPs和NFs在H₂O:DMSO = 99:1（v/v）中的动态光散射（DLS）尺寸分布

图3 NFs-1巢穴状宿主的构建及客体小分子药物的富集

纳米纤维在细胞表面构建成巢穴状宿主，小分子荧光染料尼罗红（NR）和罗丹明6G（Rh6G）作为客体药物，亲水性罗丹明6G作为对照，基本没有FRET现象，NFs-1-NR有明显的FRET现象。

图4体内NFs巢穴状宿主的构建与评价

a) 肿瘤组织和主要脏器的离体荧光成像图

b) 肿瘤组织和肝脏荧光强度定量曲线

c) 肿瘤组织切片透射电镜图像

d) c图的EDS能谱分析

e) 静脉注射、瘤旁注射、瘤内注射的荧光成像图

f) d图的元素组成分析

图5荧光客体分子富集到NFs-1巢穴状宿主持续生物成像

a) 荧光客体分子富集到NFs-1巢穴状宿主过程图解

b) NPs-1和NPs-3的体内荧光成像图

c) 96h后肿瘤组织和主要脏器的离体荧光成像图

d) b图肿瘤部位荧光强度定量曲线

e) c图荧光强度定量图

f) NFs-1-NR 和 NPs-3-NR 的FRET 图像（CLSM）

g) NFs-1-NR的3D荧光图像（CLSM）

图6光热客体分子富集到NFs-1巢穴状宿主的治疗效果

a) 不同浓度ICG的NFs-1-ICG光热升温曲线

b) 肿瘤部位升温曲线图

c) 热成像图

d) 相对瘤体积曲线图

e) 用NFs-1-ICG治疗的小鼠照片

f) 小鼠体重变化图

【小结】

纳米纤维作为主体，非侵入式地植入到肿瘤区域，捕捉和蓄积客体小分子药物，这种主客体纳米药物递送系统有很多优点，如非侵入、长效缓释等，具有很好的应用前景。同时主体材料的病理微环境响应可以显著提高治疗效果。

文献连接：Host Materials Transformable in Tumor Microenvironment for Homing Theranostics(Adv. Mater.，2017，DOI: 10.1002/adma.201605869)

本文由材料人生物材料组在河之舟供稿，欧洲足球赛事 编辑整理。

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