Adv. Mater. ：腫瘤微環境觸發的生物材料自組裝在診斷治療上的應用

【引言】

由于一系列生物屏障小分子藥物只有小部分到達腫瘤部位致使療效降低，而且這些藥物會殺死正常細胞造成毒性。臨床上使用包載小分子藥物的植入劑，將其植入在腫瘤組織、腫瘤床、組織間質維持較高的藥物濃度，從而提高療效降低毒性。但是植入劑有很多弊端，例如增加醫療風險和手術創傷；很難確定合適的植入部位等等。隨著腫瘤靶向分子的開發，這類制劑逐漸失去優勢。但由于腫瘤異質性，腫瘤靶向分子開發時需要靶向特異性腫瘤，大大地增加了人力和財力成本。因此，如何將藥物精準的遞送到腫瘤部位面臨巨大的挑戰。

【成果簡介】

近日，國家納米中心的王浩研究員（通訊作者）和王磊副研究員（通訊作者）利用腫瘤部位酸性微環境，使多肽生物材料由納米粒（NPs）自組裝形成納米纖維（NFs），從而將納米纖維非侵入式地植入到腫瘤區域，這些納米纖維能夠捕捉和蓄積隨后注射的小分子藥物，達到原位診斷治療的目的。

【圖文導讀】

圖1 腫瘤酸性微環境觸發納米粒自組裝形成納米纖維巢穴狀宿主原理圖

納米粒（NPs）在pH6.5條件下自組裝形成納米纖維（NFs），然后小分子藥物通過疏水作用力富集在多肽的疏水區域。

圖2 多肽生物材料的篩選和納米遞送系統的表征

a) 多肽生物材料的構建（BP：芳香族雙芘，FFVLK：多肽，His₆：六聚組氨酸）

b) 化合物1的紫外吸收變化

c) 化合物1的熒光強度變化

d) NPs和NFs透射電鏡（TEM）圖像

e) NPs在pH6.5環境下自組裝形成NFs的過程圖解

f) NPs和NFs圓二色譜（CD）圖像

g) NPs和NFs在H₂O:DMSO = 99:1（v/v）中的動態光散射（DLS）尺寸分布

圖3 NFs-1巢穴狀宿主的構建及客體小分子藥物的富集

納米纖維在細胞表面構建成巢穴狀宿主，小分子熒光染料尼羅紅（NR）和羅丹明6G（Rh6G）作為客體藥物，親水性羅丹明6G作為對照，基本沒有FRET現象，NFs-1-NR有明顯的FRET現象。

圖4 體內NFs巢穴狀宿主的構建與評價

a) 腫瘤組織和主要臟器的離體熒光成像圖

b) 腫瘤組織和肝臟熒光強度定量曲線

c) 腫瘤組織切片透射電鏡圖像

d) c圖的EDS能譜分析

e) 靜脈注射、瘤旁注射、瘤內注射的熒光成像圖

f) d圖的元素組成分析

圖5 熒光客體分子富集到NFs-1巢穴狀宿主持續生物成像

a)?熒光客體分子富集到NFs-1巢穴狀宿主過程圖解

b) NPs-1和NPs-3的體內熒光成像圖

c) 96h后腫瘤組織和主要臟器的離體熒光成像圖

d) b圖腫瘤部位熒光強度定量曲線

e) c圖熒光強度定量圖

f) NFs-1-NR 和 NPs-3-NR 的FRET 圖像（CLSM）

g) NFs-1-NR的3D熒光圖像（CLSM）

圖6 光熱客體分子富集到NFs-1巢穴狀宿主的治療效果

a)?不同濃度ICG的NFs-1-ICG光熱升溫曲線

b)?腫瘤部位升溫曲線圖

c)?熱成像圖

d)?相對瘤體積曲線圖

e)?用NFs-1-ICG治療的小鼠照片

f)?小鼠體重變化圖

【小結】

納米纖維作為主體，非侵入式地植入到腫瘤區域，捕捉和蓄積客體小分子藥物，這種主客體納米藥物遞送系統有很多優點，如非侵入、長效緩釋等，具有很好的應用前景。同時主體材料的病理微環境響應可以顯著提高治療效果。

文獻連接：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組在河之舟供稿，材料牛編輯整理。

參與生物材料話題討論或了解生物材料小組招募詳情，請加入材料人生物材料交流群（124806506）。

材料人網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入編輯部。

材料人網向各大團隊誠心約稿，課題組最新成果、方向總結、團隊訪談、實驗技能等皆可投稿，優秀稿件一經錄用，我們會奉上稿酬，請聯系：郵箱tougao@cailiaoren.com 或 QQ：97482208。

儀器設備、試劑耗材、材料測試、數據分析，找材料人、上測試谷！