ACS Nano: 用于高性能超聲成像和抗癌藥物傳遞的尺寸可調的納米孔

【引言】

在臨床醫學影像學中，超聲是最方便、最便宜、無輻射、最常見的設備。微米尺寸的全氟化碳泡沫被用作血管內超聲的有效對比，但對腫瘤的穿透作用太大。微滴（250-1000 nm）封裝全氟化碳和藥物都被用作超聲引起釋放抗癌藥物交付平臺，但它們通常不會是有用的腫瘤顯像劑。納米氣泡（NBs）生成和聚結的隨機瞬態特性使得利用納米液滴作為超聲造影劑對腫瘤成像是不可靠的。事實上，大多數納米微滴的研究都與它們在腫瘤部位的超聲觸發藥物釋放有關。

【成果簡介】

近日，中山大學的帥心濤教授，中山大學第三附屬醫院的鄭榮琴和加州大學的Kit S. Lam教授（通訊作者）等人開發一種具有PH敏感性的、基于聚合物的、全氟化碳封裝的超聲納米探針，在循環過程中能夠維持在178 nm，在酸性腫瘤微環境中增加到437 nm。其體積小，可被腫瘤吸收。在腫瘤部位膨脹，從而降低了全氟化碳的蒸發閾值，有效地將納米顆粒轉化為超聲顯像的超聲納米微氣泡，并利用低頻率超聲引起，最終從熱納米探針中釋放出用于深層組織化學治療的DOX，達到治療腫瘤的目的。研究成果以題為“Size-Modulable Nanoprobe for HighPerformance Ultrasound Imaging and Drug Delivery against Cancer”發布在國際著名期刊ACS Nano上。

【圖文導讀】

圖一、從多刺激敏感性中提取的體內可調節尺寸和性能的材料納米管示意圖?

圖二、PH敏感共聚物的表征?

（a） 化學結構有兩個不同的PH值；

（b） DMSO-d₆中PH敏感共聚物的1H NMR譜；

（c） D₂O溶液中mPEG-PAsp(DEA-co-His-co-DIP)在不同pD下的1H NMR譜對比圖。

圖三、基于聚合體的逐步刺激、逐步調節納米探針的形貌?

（a）不同PH值的TEM圖，及溫度對材料的影響；

（b）材料形態說明示意圖；

（c）不同條件下的PFP/PFB/DOX-PPEHD納米探針的體外功率多普勒成像；

（d）DOX的熒光強度圖；

（e）不同條件下的PFP/PFB/DOX-PPEHD納米顆粒水溶液的粒徑變化。

圖四、納米蛋白在體內增強腫瘤成像

?

（a）DiR熒光成像顯示PFP/PFB/DiR-PPEHD納米孔在不同時間點的腫瘤積累，后靜脈注射入裸鼠C6膠質腫瘤；

（b）在37^oC和45^oC時，以腫瘤為中心的能量多普勒超聲對動物的尾靜脈注射PFP/PFB/DOX-PPEHD納米顆粒。

圖五、低頻超聲引發內含子藥物釋放和腫瘤穿透藥物的傳遞

?

（a） 低頻超聲（LFUS）促進體內藥物釋放和滲透的示意圖；

（b） DiR的體內熒光成像；

（c） 在暴露前后不同時間點對腫瘤的熒光強度的定量分析；

（d）共聚焦激光掃描顯微鏡觀察C6神經膠質瘤的冷凍切片。

圖六、低頻超聲（LFUS）改善納米孔的抗腫瘤活性

?

（a） PFP/PFB/DOX-PPEHD和低頻超聲（LFUS）聯合治療抑制腫瘤生長的示意圖；

（b） 腫瘤抑制率；

（c） 不同治療配方的尾靜脈注射后的裸鼠的累積存活率；

（d）第一次治療后30天的C6膠質瘤切片的組織學H&E分析（藍色：細胞核， 紅色：細胞外基質和細胞質）。

【小結】

研究了一種PH敏感的聚合體來包裹液體PFC和DOX，形成一個178 nm的納米粒子，它可以通過EPR效應有效的進入腫瘤，然后在進入酸性腫瘤微環境擴展的437 nm。同時，利用皮下C6膠質瘤異種移植模型，證明了這種納米顆粒具有通過EPR效應維持長時間循環和腫瘤積累的納米尺寸的能力。在腫瘤微酸環境（PH=6.8），這種納米顆粒自我膨脹，通過紅外線或低頻超聲，在局部加熱的情況下，被囊化的碳氟化合物發生了與溫度有關的相變，進入氣體，超聲成像可檢測到回聲的顯著增加。在腫瘤部位的低頻超聲照射，使得DOX快速釋放和腫瘤吸收，有更好的腫瘤治療效果。此外，低頻超聲（LFUS）協助釋放顯示了腫瘤穿透藥物擴散，克服了納米載體可能無法有效的將藥物輸送到遠離血管的腫瘤組織的挑戰。

文獻鏈接：Size-Modulable Nanoprobe for HighPerformance Ultrasound Imaging and Drug Delivery against Cancer（ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.8b00076）

本文由材料人編輯部小胖紙編譯， 點我加入材料人編輯部。

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