浙大周民團隊Adv. Funct. Mater.封面文章：通過光激活的組裝納米粒子以改善腫瘤部位的滲透并根除三重陰性乳腺癌的轉移

【引言】??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

納米藥物的尺寸是其在腫瘤部位富集和滲透的關鍵因素：大顆粒納米藥物具較長血液循環半衰期，有利于通過EPR 效應在腫瘤部位富集；小顆粒納米藥物具有較強的擴散能力，有利于往腫瘤內部滲透獲得更均勻的腫瘤分布。理想的納米載藥系統應該具有尺寸可變性，即以大顆粒形式獲得腫瘤高富集后，再裂變成小顆粒以獲得腫瘤內部的高滲透。

【成果簡介】

近日，浙江大學周民教授、田梅教授、張宏教授和芬蘭赫爾辛基大學Helder Santos教授（共同通訊作者）團隊在Advanced Functional Materials（《先進功能材料》）雜志在線發表了一篇題為“Light-activatable assembled nanoparticles to improve tumor penetration and eradicate metastasis in triple negative breast cancer”的文章，介紹了一種具有腫瘤高富集和滲透的納米藥物遞送系統TSNCs，采用近紅外激光照射乳腺癌小鼠，通過光熱效應發揮抗腫瘤作用的同時使TSNCs分解為小顆粒藥物，實現藥物在腫瘤組織的深層滲透，顯著提高腫瘤治療效果。

【圖文導讀】

圖1.TSNCs形貌和結構表征

(A) TSNCs電鏡照片，標尺：50 nm（插圖為局部放大高清照片，標尺：20 nm）；

(B) TSNCs粒徑大小分布圖；

(C) TSNCs和DOX紫外-可見-近紅外光譜；

(D) 不同強度808 nm激光照射TSNCs溫度變化曲線；

(E) 808 nm激光照射后TSNCs電鏡照片；

(F) 808 nm激光照射后TSNCs粒徑分布圖。

圖2.TSNCs對細胞的殺傷評價

(A-C) 不同濃度DOX 和TSNCs 孵育小鼠來源乳腺癌4T1 細胞24 小時 (A) 48 小時 (B) 和72 小時 (C) 后的細胞存活率曲線圖；

(D) 激光照射TSNCs釋放DOX對細胞DNA損傷相關標志物γH2AX的免疫熒光圖；

(E) 細胞DNA損傷定量結果。

圖3. DOX 和TSNCs 在4T1 3D 腫瘤細胞球內的穿透實驗及不同處理因素對腫瘤細胞殺傷評價

(A) DOX 和TSNCs 在4T1 3D 腫瘤細胞球內的穿透。激光共聚焦顯微鏡Z 軸掃描DOX，

TSNCs聯合或不聯合近紅外激光處理后的DOX熒光分布, 標尺為200 μm；

(B) Control、Laser、CuSNDs、TSNCs、DOX、CuSNDs+laser和TSNCs+laser各組處理因素治療后24小時4T1 腫瘤細胞存活率(*** P < 0.001)。

圖4. DOX、CuSNDs和TSNCs 在4T1荷瘤小鼠體內代謝情況

(A) 小鼠來源乳腺癌4T1原位瘤裸鼠尾靜脈注射TSNCs 后不同時間點的光聲成像；

(B) 小鼠尾靜脈注射TSNCs 和CuSNDs24 小時內的血液藥代動力學曲線;

(C) 乳腺癌4T1原位瘤裸鼠尾靜脈注射TSNCs24小時后生物分布柱狀圖;

(D) 乳腺癌4T1原位瘤裸鼠尾靜脈注射DOX 或TSNCs 24 小時后小動物活體DOX 熒光成像圖；

(E) 乳腺癌4T1 原位瘤裸鼠尾靜脈注射DOX 或TSNCs 24 小時后腫瘤離體DOX 熒光成像圖;

(F) 小動物活體DOX熒光定量圖；

(G) 小動物離體DOX熒光定量圖。

圖5. DOX和TSNCs 在4T1荷瘤小鼠體內分布的熒光成像

(A) 小鼠來源乳腺癌4T1 原位瘤裸鼠尾靜脈注射DOX 或TSNCs 24小時后主要器官離體DOX熒光成像圖；

(B) 乳腺癌4T1原位瘤裸鼠尾靜脈注射DOX， TSNCs 24小時后主要器官離體DOX 熒光冰凍切片圖;

(C) 4T1原位瘤裸鼠尾靜脈注射DOX 或TSNCs 24 小時后主要器官離體DOX 熒光定量圖。

圖6. DOX、TSNCs和TSNCs+laser 在4T1 原位腫瘤組織內血管附近和血管稀少區域的分布

(A) DOX、TSNCs和TSNCs+laser 在4T1 原位腫瘤組織內血管附近和血管稀少區域的分布。激光共聚焦顯微鏡掃描各組處理后腫瘤組織切片的藍色熒光（細胞核）、紅色熒光（血管標記物CD34）綠色熒光（DOX），標尺為50 μm；

(B) DOX、TSNCs和TSNCs+laser 在4T1 原位腫瘤組織內乏氧區域的分布。激光共聚焦顯微鏡掃描各組處理后腫瘤組織切片的藍色熒光（細胞核）、紅色熒光（乏氧細胞標記物HIF-1α）綠色熒光（DOX），標尺為50 μm。

圖7. 4T1荷瘤小鼠光熱治療過程及腫瘤切片病理分析

(A) 4T1原位瘤小鼠尾靜脈注射生理鹽水、CuSNDs 和TSNCs 后24 小時給予808 nm 近紅外激光治療過程中隨時間變化的紅外熱像圖；

(B) 近紅外激光治療過程中各組腫瘤隨時間變化的溫度曲線圖；

(C) Control、Laser、CuSNDs、TSNCs、DOX、CuSNDs + laser 和TSNCs + laser 各組處理因素治療后4小時，4T1原位腫瘤組織切片的H&E、TUNEL、Ki-67和HSP70免疫組化染色，標尺= 50 μm。

圖8. 4T1荷瘤小鼠光熱治療效果評價

(A) 小鼠來源乳腺癌4T1 原位瘤小鼠經過Control、Laser、CuSNDs、TSNCs、DOX、CuSNDs + laser 和TSNCs + laser 治療后，腫瘤大小隨時間變化的腫瘤生長曲線（* P < 0.05,*** P < 0.001）；

(B) 乳腺癌4T1原位瘤小鼠經過Control、Laser、CuSNDs、TSNCs、DOX、CuSNDs + laser 和TSNCs + laser 治療后解剖所得腫瘤照片；

(C) 乳腺癌4T1 原位瘤小鼠經過Control、Laser、CuSNDs、TSNCs、DOX、CuSNDs + laser 和TSNCs + laser 治療后解剖所得腫瘤重量（*** P < 0.001）。

圖9. 4T1荷瘤小鼠光熱治療后肺轉移情況及肝臟H&E染色

(A) 小鼠來源乳腺癌4T1 原位瘤小鼠經過Control、Laser、CuSNDs、TSNCs、DOX、CuSNDs + laser 和TSNCs + laser治療后肺轉移情況；

(B) 乳腺癌4T1 原位瘤小鼠經過Control、Laser、CuSNDs、TSNCs、DOX、CuSNDs + laser 和TSNCs + laser 治療后肝臟H&E染色。

圖10. 不同處理因素處理4T1細胞后殘留干細胞成球情況

(A) 小鼠來源乳腺癌 4T1 細胞Control、Laser、CuSNDs、TSNCs、DOX、CuSNDs + laser和TSNCs + laser處理后殘留干細胞成球情況；

(B) 各組腫瘤干細胞球數量定量結果（*** P < 0.001）。

圖11. 不同處理因素對4T1荷瘤小鼠心臟毒性影響的評價

(A) 小鼠來源乳腺癌 4T1 細胞Control、DOX和TSNCs + laser治療后心動超聲圖；

(B) 各組小鼠左心射血分數值；

(C) 各組小鼠左心收縮分數值；

(D) 各組小鼠心臟H&E染色結果（** P < 0.01）。

【小結】

TSNCs 多功能納米載藥系統具有良好的EPR 效應，可以被動靶向富集至腫瘤，在808 nm 近紅外激光照射下，TSNCs 可以實現腫瘤內部血管稀少和乏氧區域的高滲透性。TSNCs 聯合近紅外激光照射所產生的光熱-化療協同作用可以顯著的抑制腫瘤的生長和遠處轉移。TSNCs可以避免游離DOX 產生的心臟毒性，無明顯系統性毒性產生。

?文獻鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201801738 (Adv. Funct. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adfm.201801738)

【通訊作者及團隊簡介】

周民教授：“國家青年千人計劃”和浙江大學“百人計劃”入選者，并擔任教育部惡性腫瘤預警與干預重點實驗室副主任。自2016年回國以來，周民研究員及其帶領的研究團隊充分利用我校學科門類齊全、學科結構層次豐富、交叉學科平臺集聚等學科生態多樣化的優勢，主要圍繞“分子影像和納米醫學”在癌癥診斷及治療中的應用這一國際研究熱點，致力于新型納米藥物的研發，取得了一系列創新性并具有較高臨床轉化前景的重要研究成果，整個團隊近年來已經發表了一系列高水平學術論文（Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1801738, ?Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1704634, ?ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 193, ?J. Nucl. Med. 2016, 57, 1778），并獲得浙江大學2017年度十大學術進展提名獎。

本文由材料人編輯部魏巧琳編譯，點我加入材料人編輯部。

材料測試，數據分析，上測試谷！