廈大高錦豪團隊Nano Lett.報道: 多功能八足形中空多孔二價錳氧化物納米平臺用于實時可視化的藥物遞送

【背景介紹】

眾所周知，對癌癥進行準確診斷和及時治療在臨床上具有重要意義。在過去幾十年中，人們致力于開發具有響應于腫瘤微環境的診療多功能的智能納米材料。基于無機的和基于有機物的納米材料經常被用作納米載體，用于在生物醫學應用中提供治療劑。將生物相容性與成像性能相結合的多功能納米載體的發展尤為關鍵。由于錳氧化物納米粒子能在腫瘤微環境中分解成水溶性的Mn²⁺離子，增強T1磁共振成像（MRI）信號，因此常被用作生物響應性納米探針。此外，由此產生的Mn²⁺可以通過腎臟快速排出，而不會產生潛在的長期毒性。但大尺寸氧化錳納米顆粒往往積聚在單核吞噬細胞系統（MPS）中，通過EPR效應破壞靶向腫瘤的優勢。因此，具有小尺寸、大空腔和適當表面涂層的空心氧化錳納米顆粒是一種理想的藥物遞送平臺。

【成果簡介】

近日，廈門大學的高錦豪教授（通訊作者）課題組報道了一種小尺寸八足形的中空多孔錳（II）氧化物（HPMO）納米顆粒，用于腫瘤特異性藥物遞送和實時監測。作者利用兩性多巴胺磺酸鹽（ZDS）功能化的HPMO NPs作為一個多功能平臺，以負載有機染料或高負載率的化療藥物。制備的藥物@HPMO會分解成順磁性的Mn²⁺，并在腫瘤微環境和溶酶體的酸性條件下釋放藥物。釋放的Mn2+可增強T1磁共振信號，實時監測體內藥物運輸。該八足形的藥物@HPMO作為一個智能型多功能納米平臺，具有pH響應的多模式成像和特定的位置藥物輸送，可以準確的診斷和有效的癌癥治療。研究成果以題為“Versatile Octapod-Shaped Hollow Porous Manganese(II) Oxide Nanoplatform for Real-Time Visualization of Cargo Delivery”發布在著名期刊Nano Lett.上。

【圖文解讀】

圖一、pH響應小型八足形HPMO NPs作為T1可激活納米載體以實時監測藥物遞送

圖二、小尺寸八足形HPMO-NPs的表征及pH響應降解
（a-b）八足形MnO和HPMO-NPs的透射電鏡（TEM）圖像；

（c）HPMO NPs的SAXS曲線；

（d）不同pH值的PBS中孵育后HPMO NPs的TEM圖像；

（e）不同pH值下孵育的HPMO NPs的UV-vis吸光光譜；

（f）不同pH值下，HPMO NPs的弛豫度測量；

（g）HPMO NPs的T1加權圖像。

圖三、藥物釋放、pH可激活的T1加權MR和熒光分析
（a）游離DOX和DOX@HPMO在不同pH值下的熒光光譜；

（b）不同pH值下，游離CPT和CPT@HPMO的熒光光譜；

（c）游離Rh123和Rh123@HPMO在不同pH值下的熒光光譜；

（d-f）DOX@HPMO、CPT@HPMO和Rh123@HPMO在不同pH值下的藥物釋放動力學。

圖四、細胞攝取后，T1 MRI和熒光信號均“開啟”

（a）HPMO NPs孵育不同時間后SMMC-7721細胞的T1加權MR圖；

（b）（a）的定量MR信號分析；

（c）用Rh123@HPMO處理不同時間的SMMC-7721細胞的共聚焦熒光圖像。

圖五、可激活的T1 MR和熒光成像用于監測細胞中pH響應性的藥物釋放
（a）用DOX@HPMO、游離DOX處理4 h的SMMC-7721細胞的共聚焦熒光圖像；

（b）與DOX HPMO孵育4 h后，SMMC-7721細胞的T1加權MR圖像；

（c）（b）的定量MR信號分析；

（d）ICP-MS測量的（b）中SMMC-7721細胞中Mn的總量；

（e）不同培養條件下，用游離DOX和DOX@HPMO處理24 h的SMMC-7721細胞的細胞活力；

（f）（e）中IC₅₀值的比較。

圖六、活體T1磁共振成像和熒光成像

（a）局部注射DOX@HPMO進入腫瘤和肌肉組織前后，攜帶H22腫瘤的小鼠的T1加權MR成像；

（b）（a）中的相關SNR；

（c）靜脈注射前后小鼠的T1加權MR圖像；

（d）（c）中SNR的定量分析；

（e）靜脈注射DOX@HPMO前后，小鼠的主要器官和腫瘤的離體熒光成像；

（f）（e）中腫瘤的熒光強度分析。

圖七、以HPMO NPs為藥物載體的體內癌癥治療研究
（a）用DOX@HPMO、游離DOX、HPMO NPs或PBS治療期間小鼠的腫瘤生長曲線；

（b）治療20天后，從小鼠收集的腫瘤的平均重量；

（c）用DOX@HPMO、游離DOX、HPMO NPs或PBS治療期間小鼠的體重變化曲線；

（d）處理20天后，小鼠的腫瘤和肝臟的H＆E組織學圖像；

（e）處理20天后，對小鼠的生化指標進行定量分析。

【小結】

綜上所述，作者發展了一種新型八足形HPMO納米平臺，具有高效的藥物負載和pH激活T1 MR成像。HPMO NPs納米載體可以分解成Mn²⁺并釋放藥物以響應溫和的酸性環境。激活的T1 MR和熒光信號用于可視地監控藥物的遞送。T1 MR信號改變能夠實時監測活體內藥物釋放。DOX@HPMO減少了DOX的副作用，同時有效抑制了腫瘤生長。這種通過pH響應性T1 MR和熒光成像實現藥物釋放的實時多模式監測的策略對于生物醫學應用中的準確診斷和精確治療具有重要意義。因此，這種具有可控釋放和T1信號放大的多功能藥物載體在癌癥治療方面具有相當大的應用潛力。

文獻鏈接：Versatile Octapod-Shaped Hollow Porous Manganese(II) Oxide Nanoplatform for Real-Time Visualization of Cargo Delivery（Nano Lett., 2019, DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01900）

本文由CQR編譯。

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