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香港中文大学唐本忠院士团队领衔,联合广西医科大学、广州医科大学共同开发乳腺癌治疗的纳米手段,此类研究思路可扩展至多种疾病!

小张聊科研  · 公众号  · 科研  · 2024-10-09 18:51

正文

当前,乳腺癌已成为女性癌症相关死亡的主要原因,全球发病率不断上升。尽管当前的治疗手段如八仙过海般,各显神通,但它们的响应率有限,且不可避免的副作用限制了它们的实际应用。不过,好在近些年来纳米材料和纳米技术在肿瘤治疗中得到了广泛研究,也使得乳腺癌的治疗增添了新的有效手段。

来自香港中文大学(深圳)唐本忠(中国科学院院士)、广西医科大学宁峙彭、广州医科大学金召奎和张天富于今年5月在Advanced Science杂志发表题为“Biomimetic Nanosystem Loading Aggregation-Induced Emission Luminogens and SO2 Prodrug for Inhibiting Insufficient Photothermal Therapy-Induced Breast Cancer Recurrence and Metastasis”的文章,研究开发了一种仿生纳米系统PSAB,用于治疗乳腺癌并预防光热治疗后的复发和转移。PSAB通过靶向癌症干细胞并释放二氧化硫气体,有效抑制肿瘤生长。

一、研究内容

1、PSAB的制备与特点

研究者设计并制备了一种名为PSAB的仿生纳米系统,用于癌症治疗。PSAB由聚集诱导发光(AIE)活性光热剂2TT-oC26B和二氧化硫(SO2)前药BTS组成,封装在有机介孔硅(MON)中,并由血小板膜包覆。PSAB在模拟肿瘤酸性环境中能有效释放SO2,且在光热治疗中表现出良好的温度升高特性。此外,还通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)分析了PSAB的肿瘤细胞吞噬效率和内化效率,结果表明PSAB具有高效的肿瘤细胞靶向能力。这些特性表明PSAB是一种有潜力的癌症治疗纳米系统。

2、PSAB的体外抗肿瘤作用

接着,研究者评估了PSAB纳米系统对4T1乳腺癌干细胞(CSCs)的体外抗肿瘤效果,发现PSAB联合近红外(NIR)激光照射处理的细胞组中ROS水平显著升高,且PSAB+NIR处理显著抑制了CSCs的球状体形成,表明其对CSCs的增殖具有显著的抑制效果。凋亡实验也进一步证实了PSAB对4T1细胞的杀伤效果。这些发现表明,PSAB纳米系统通过靶向CSCs并结合AIE光热治疗和SO2气体治疗,能够有效抑制CSCs的增殖,为癌症治疗提供了一种新的策略。

3、PSAB的体内抗肿瘤作用

进一步的,研究者探究了PSAB纳米系统在体内的抗肿瘤效果。通过建立4T1细胞系的皮下肿瘤模型,发现PSAB+(近红外激光)NIR治疗组的小鼠生存时间最长,且肿瘤体积和重量显著减少,表明PSAB+NIR治疗能有效抑制肿瘤生长和复发。此外,PSAB+NIR治疗组的肿瘤组织切片显示了最广泛的肿瘤坏死、生长抑制和CSCs消除,并且治疗组小鼠的肺转移结节数量显著减少,表明该治疗策略还能有效抑制肿瘤转移。治疗后的主要器官组织学分析也提示PSAB具有较高的生物安全性,未引起明显的器官损伤或功能障碍。这些结果表明PSAB纳米系统在预防不完全光热治疗引起的肿瘤复发和转移方面具有显著潜力。

二、研究的亮点及思路拓展

仿生纳米系统设计:将AIE活性光热剂与SO2气体治疗相结合,通过设计PSAB纳米系统,实现了对CSCs的高效靶向和协同治疗。

利用材料本身特点进行设计:使用2TT-oC26B作为AIE活性光热剂,这种材料在聚集状态下能有效转换光能为热能,且具有优异的光热稳定性和生物相容性。

生物安全性:在体内外实验中,PSAB显示出较低的毒性和良好的生物相容性,这对于临床转化至关重要。

深入的机制研究:通过一系列体外和体内实验,详细阐述了PSAB的作用机制,包括光热效应、SO2释放、ROS和GSH水平的变化,以及对CSCs增殖和肿瘤生长的影响。(机制的深入也是文章是否能取得高分的关键一步)

三、科研思路拓展

1、仿生纳米系统 & 骨关节炎

本研究开发了一种仿生纳米系统,用于骨关节炎(OA)的协同治疗,通过多巴胺介导在氟化石墨烯上接枝透明质酸(HA),制备出具有增强润滑和近红外响应药物释放功能的纳米材料。该材料在各种工作条件下展现出高效近红外吸收和稳定润滑性能,摩擦系数显著降低。同时,实现了双氯芬酸钠(DS)的高负载和可控释放。

2、纳米系统 & 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)

利用天然红细胞膜(RBCM)和细菌响应明胶纳米颗粒(GNPs)构建了Ru–Se@GNP-RBCM纳米系统,有效递送Ru复合改性硒纳米颗粒(Ru–Se NPs)。借助天然RBCM,减少了免疫系统清除并有效中和外毒素。GNPs可在病原感染区域被明胶酶降解,从而释放Ru–Se NPs以破坏细菌细胞。Ru–Se NPs具有强烈的荧光成像能力,能够准确监测感染治疗过程。

3、纳米颗粒 & 帕金森

研究基于人血清白蛋白(HAS)的硒纳米系统(HSA/Se纳米颗粒,HSA/Se NPs),能够克服肠上皮屏障和血脑屏障,丰富多巴胺能(DA)神经元,从而保护MN9D细胞免受MPP+诱导的神经毒性,并改善帕金森模型小鼠的行为缺陷和DA神经元死亡,从而达到治疗帕金森的效果。

四、总结

本文介绍了一种新型的仿生纳米系统PSAB,用于抑制光热治疗(PTT)后乳腺癌的复发和转移该系统能有效靶向CSCs,并通过细胞内GSH触发MON的降解,释放BTS和AIE分子。在酸性肿瘤环境中,BTS释放SO2气体,消耗GSH,从而有效消除CSCs。此外,PSAB展现了较低的毒性和较高的生物安全性,为癌症治疗提供了一种新的策略。


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