显著增强乳腺癌治疗效果！南方医科大学发文：设计出“光动力凝胶炸弹”

转化医学网 · 公众号 · 医学 · 2025-03-20 16:53

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【导读】 基于纳米粒子的药物输送系统在当前实体瘤的治疗中仍是一项重大挑战，主要是由于其渗透能力有限。

3月19日，南方医科大学研究人员在期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》上发表了研究论文，题为“Photodynamic gel-bombs enhance tumor penetration and downstream synergistic therapies”，本研究中，研究人员成功设计出光动力凝胶炸弹，其能够利用光动力触发的爆炸能量和受体介导的转胞吞作用深入肿瘤组织，显著提高乳腺癌的治疗效果。这种光动力凝胶炸弹是通过将强效成分负载到交联的钙离子凝胶中制备而成。在激光照射下，所制备的光动力凝胶炸弹能够产生爆炸能量，从而分裂成众多纳米碎片。光动力触发的爆炸能量随后驱动这些纳米碎片通过肿瘤细胞间的间隙深入肿瘤组织。在后续阶段，这些纳米碎片还表现出出色的转胞吞作用能力，有助于进一步深入肿瘤组织。治疗成分向肿瘤组织的渗透和积聚得以增强，显著提高了对乳腺癌的抗增殖能力。

https://www.nature.com/articles/s41392-025-02186-y#Sec7

研究背景

肿瘤持续对全球人类健康构成重大威胁。近几十年来，基于纳米粒子的药物递送系统的发展引起了极大的关注，因为它们有望提高抗肿瘤疗效。然而，这些系统在治疗实体瘤方面存在重大挑战。这主要是由于其有限的渗透能力，受到肿瘤微环境异常的阻碍。

为了提高纳米药物在肿瘤组织中的渗透能力以增强其抗肿瘤效果，人们已经做出了诸多努力。这些策略通常利用肿瘤微环境的独特特性，如低 pH 值、缺氧和特定酶，来重塑肿瘤微环境。人们尝试了多种响应型药物递送系统以提高其渗透能力。特别是可断裂的纳米颗粒药物递送系统，在提高渗透方面取得了显著成效。这些可断裂的纳米颗粒通常在循环中具有较大的尺寸，但在肿瘤微环境中的刺激下会分裂成较小的颗粒。尽管通过减小尺寸来增加这些可断裂纳米颗粒药物递送系统渗透深度的尝试不断进行，但它们的渗透仍然依赖于被动扩散穿过密集的细胞间质，没有驱动力，从而导致渗透缓慢且效率低下。

作用原理

光动力凝胶炸弹是通过将强效成分Ce6和二氧化锰（MnO2）纳米颗粒以及化疗药物阿霉素（DOX）负载到钙离子（Ca2+）交联的海藻酸钠凝胶中构建而成。当乳腺癌部位接受激光照射时，光动力凝胶炸弹一旦进入肿瘤部位，就能产生足够的活性氧（ROS）以提供爆炸能量。因此，光动力凝胶炸弹渗透的第一驱动力是光动力触发的爆炸能量。在激光照射下，这些光动力凝胶炸弹能够使凝胶网络分解成众多纳米碎片。同时，这种爆炸能量进一步推动这些纳米碎片通过肿瘤细胞间的间隙深入渗透到肿瘤组织中。光动力凝胶炸弹渗透的第二个驱动力是受体介导的转胞吞作用。除了Ce6，MnO2纳米颗粒还能利用肿瘤微环境中的H2O2和H+产生O2，这也能提高光动力效率。同时，生成的Mn2+还能与DOX协同作用，共同刺激cGAS/STING通路的增强，从而赋予潜在的抗肿瘤特性。此外，释放的过量Ca2+还能进一步诱导肿瘤细胞凋亡。 因此，通过光动力凝胶炸弹介导的协同疗法，治疗成分在肿瘤组织中的增强渗透和积累显著提高了肿瘤的治疗效果。

用于增强肿瘤深层渗透和协同治疗的光动力凝胶炸弹示意图

结论

总之，研究人员开发出了光动力凝胶炸弹，使其能够深入肿瘤组织，显著提高乳腺癌的治疗效果。光动力凝胶炸弹能够深入肿瘤组织，实现高效治疗成分的递送以及后续的协同治疗，为实体瘤的治疗提供了有前景的途径。

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41392-025-02186-y#Sec7

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