實(shí)體瘤內(nèi)部由成纖維細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)(如膠原纖維)等組成的腫瘤間質(zhì)微環(huán)境(TSM),形成了致密的屏障,顯著阻礙納米藥物的滲透與積累。研究表明,靜脈注射的納米藥物僅有不到 5% 能抵達(dá)腫瘤深層,其余大多被此屏障“攔截”。要讓納米藥物有效“鉆”入腫瘤,不僅需要“導(dǎo)航”定位腫瘤,還需具備“動(dòng)力”突破障礙。光熱驅(qū)動(dòng)納米馬達(dá)能將光能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,被視為理想的“腫瘤穿透器”。然而,如何平衡光熱轉(zhuǎn)換效率與近紅外二區(qū)(NIR-II)發(fā)射強(qiáng)度之間的競爭關(guān)系,同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效光熱治療、NIR-II 成像并突破 TSM 屏障達(dá)成高效腫瘤治療效果,仍是領(lǐng)域內(nèi)的挑戰(zhàn)。
近日,香港中文大學(xué)(深圳)趙征教授與唐本忠教授開發(fā)了一種基于聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)材料的 Janus 納米馬達(dá)(M&P-NFT/R/DOX)。該納米馬達(dá)通過孔徑選擇性組裝策略實(shí)現(xiàn)了AIE分子NDA-FT在雙介孔二氧化硅上的選擇性負(fù)載。NDA-FT 的獨(dú)特結(jié)構(gòu)賦予該納米馬達(dá)卓越的多功能性:其 NIR-II 熒光發(fā)射延伸至 1400 nm,并具有高達(dá) 46% 的光熱轉(zhuǎn)換效率(圖1)。在 808 nm 激光照射下,納米馬達(dá)產(chǎn)生NIR-II 熒光信號,可報(bào)告腫瘤位置并實(shí)時(shí)監(jiān)測其在腫瘤內(nèi)的積累,為手術(shù)導(dǎo)航及療效監(jiān)測提供可視化依據(jù)。此外,非對稱負(fù)載的NDA-FT基于光熱效應(yīng),在納米馬達(dá)兩側(cè)形成溫度差進(jìn)而產(chǎn)生推力;同時(shí),光熱治療能殺死腫瘤間質(zhì)細(xì)胞并降解細(xì)胞外基質(zhì),從而“軟化”腫瘤基質(zhì),降低 TSM 阻力,更利于納米馬達(dá)向腫瘤內(nèi)部推進(jìn)(圖2)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示,其腫瘤穿透效率較傳統(tǒng)納米藥物提升 3.82 倍。聯(lián)合光熱療法與化療后,腫瘤抑制率高達(dá) 94% (圖3),為攻克實(shí)體瘤提供了全新策略。
圖1. M&P-NFT/R/DOX 納米馬達(dá)的制備及表征。(a-c)AIE分子NDA-FT的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。(d-n)孔徑選擇性組裝、M&P-NFT電鏡照片及表征。
圖2. 納米馬達(dá)的腫瘤穿透效果評估。(a-b)納米馬達(dá)對TSM的光熱重塑。(c-e)納米馬達(dá)(紅色)穿透深度顯著高于靜態(tài)對照組,透過腫瘤血管(綠色)深入腫瘤深層。
圖3. 體內(nèi)治療效果評估。聯(lián)合治療組(M&P-NFT/R/DOX + 激光)腫瘤體積顯著小于其他組,腫瘤組織切片顯示大量細(xì)胞凋亡。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委和深圳市科創(chuàng)委項(xiàng)目的資助。相關(guān)成果以“Multifunctional Nanomotors with Aggregation-Induced NIR-II Emission and Photothermal Propulsion for Deep Tumor Penetration and Precise Phototheranostics”為題發(fā)表在ACS Nano (DOI: 10.1021/acsnano.5c05128)上。
原文鏈接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c05128
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