治療肝癌的多功能納米載葯系統研究獲進展

光熱治療是一種利用光敏劑吸收近紅外光，並將光能轉化為熱能，進而殺死腫瘤細胞的物理治療模式，具有簡易可控的治療模式和極高的生物安全性，是目前相關研究領域的熱點問題。其光敏劑包括金納米材料、硫化銅、碳點以及一些有機的近紅外光染料。其中，吲哚箐綠（ICG）由於其高的光熱轉化效率、低的細胞毒性以及出色的近紅外光成像效果，而具有極大的臨床轉化潛力。但ICG在體內易被降解，並且在治療癌症的過程中缺少對腫瘤組織的特異性。因此，它的臨床應用受到限制。此外，光熱治療雖然是一種安全有效的腫瘤治療模式，但單一的光熱治療不足以完全地消滅腫瘤組織。光熱治療應結合其他治療模式，通過多種治療模式的協同作用，提高對腫瘤組織的殺傷。近些年來，科學家們發現了光熱治療的熱效應可以促進銀納米材料釋放銀離子。而銀離子在細胞內可以產生活性氧自由基，並通過線粒體凋亡途徑誘導細胞凋亡。因此，銀納米材料協同光熱治療將是一種高效安全的腫瘤治療策略。但相關研究面臨難題和挑戰，一是如何將光敏劑ICG和銀納米材料同時輸送到腫瘤組織以增加癌症的治療效果，二是如何開發一種開關去調控銀離子的釋放與ICG的劑量以增加治療的安全性，三是如何提高其對腫瘤組織的靶向性並增強其在體內環境的穩定性。

近日，中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所檢驗室研究員董文飛課題組的王政等研究人員開發了一種葉酸多聚物修飾的Janus型銀介孔二氧化硅納米平台，並用於肝癌的協同治療，有效解決了以上的3個難題。該納米平台由銀納米球和介孔二氧化硅棒兩部分組成，並且兩部分在功能上互不干涉，可以極大地發揮銀納米球的離子釋放功能以及介孔二氧化硅的藥物運載工作。此外，Janus型銀介孔二氧化硅納米載體展現了極好的ICG運載能力，可以在近紅外的刺激下響應性地持續釋放ICG併產生極好的熱效應。熱效應不僅可以用於抑制腫瘤組織的生長，還可以進一步促進了銀球釋放銀離子，從而提高該載葯系統對腫瘤細胞的殺傷作用。在該納米平台中，葉酸多聚物修飾在納米載體表面，用於提高其生物穩定性和對腫瘤組織的靶向性。

研究人員通過實驗，在細胞和動物水平上研究了該納米平台對肝癌的治療效果並對其生物安全性進行了評價。實驗結果顯示，Janus型銀介孔二氧化硅納米載體具有均一的形貌和極好的穩定性。載葯後的納米粒子不僅展現了高的藥物擔載能力，且呈現了近紅外光響應性ICG釋放的特點。在細胞實驗中，Janus型銀介孔二氧化硅納米載葯系統對人肝癌細胞的抑制率明顯高於相同規格的介孔二氧化硅納米載葯系統，證明了銀離子在該體系中起到了補充光熱治療殺死效果的作用。在動物水平，該納米載葯系統展現了極好的對腫瘤的抑制效果。通過HE染色和檢測血清生化學指標，科研人員發現該納米載葯系統具有極高的生物安全性。據此，研究人員認為Janus銀介孔二氧化硅納米載葯系統是一種高效安全的抗腫瘤納米平台。

相關研究成果發表在ACS Appl. Mater. Interfaces.上。

圖1.構建Janus型銀介孔二氧化硅納米載葯平台用於實現近紅外調控的肝癌的化療光熱協同治療示意圖。

圖2.Janus銀介孔二氧化硅納米粒子的細胞內吞和細胞毒性分析。a，共聚焦分析3h後SMMC-7721細胞對葉酸修飾的銀介孔二氧化硅納米粒子和銀介孔二氧化硅納米粒子的內吞；b，流式細胞儀定量分析細胞對納米粒子的攝入行為；c，納米粒子對SMMC-7721細胞的細胞毒性；d，納米粒子對SMMC-7721細胞的細胞毒性。結果表明，銀介孔二氧化硅納米粒子可以進入細胞，通過表明在載體表面修飾葉酸，可以增加腫瘤細胞對納米粒子的攝入行為。該納米載葯系統的細胞毒性呈劑量依賴性，安全劑量為50μg/mL。

圖3.體內水平評價該載葯系統的抗腫瘤作用效果。a，腫瘤生長曲線；b，腫瘤照片；c，腫瘤重量；d，TUNEL熒光染色照片；e，定量分析腫瘤組織中細胞的凋亡率。實驗結果表明，該納米載葯系統具有極好的抗腫瘤效果。

來源：中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所

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