南方医科大学涂盈锋/中山大学彭飞《AM》：NIR驱动的铁死亡纳米马达用于增强肿瘤穿透和治疗

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2024-10-13 07:50

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恶性肿瘤在全球范围内严重威胁人类健康。然而，由于肿瘤的耐药、易转移和易复发，传统的肿瘤治疗方法，包括手术、放疗和化疗，往往效果不佳。铁死亡纳米药物作为一种有前景的肿瘤治疗策略引起了大家的广泛关注。然而，肿瘤组织中异常的血管结构、高间质压和密集的细胞外基质网络在很大程度上抑制了纳米药物的瘤内渗透和细胞内化。此外，溶酶体逃逸也成为纳米药物的瓶颈，因为溶酶体内部的酸性环境存在着降解纳米药物的风险。因此，增强纳米药物的瘤内渗透和溶酶体逃逸至关重要。微纳米马达是一类能够将物理或化学能转化为机械运动的微纳米粒子，它们有望提高肿瘤的深层渗透而备受关注。近年来自热泳纳米马达在肿瘤治疗中的研究日益增加。作为马达的驱动力，自热泳是指马达表面的温度梯度形成了热泳力，产生与温度梯度方向相反的推进现象。近红外激光具有良好的生物相容性、优异的组织穿透深度、强度可调和方向可控等优点，是驱动自热泳微纳米马达的主要光源之一。

近日，南方医科大学涂盈锋教授团队联合中山大学彭飞教授设计了一种近红外驱动的自热泳纳米马达，以克服溶酶体吞噬和实现肿瘤的深层渗透。（图1）通过将聚多巴胺（PDA）不对称地包裹在ZnO₂纳米粒上，利用PDA涂层上丰富的多酚基团螯合亚铁离子，成功地制备了Z@P-F纳米马达（图2）。不对称包裹的PDA外壳吸收外部的近红外激光，在纳米马达周围形成了温度梯度，进而产生基于自热泳的增强扩散行为（图3）。通过对PDA涂层的不对称程度进行调控，我们发现PDA的不对称程度越大，Z@P-F 纳米马达的运动能力则越强。激光激活的自热泳动赋予了Z@P-F 纳米马达有效的溶酶体逃逸和肿瘤深层穿透。在近红外照射和肿瘤酸性微环境作用下，Z@P-F释放出大量的Fe²⁺和H₂O₂，在肿瘤中持续产生脂质ROS并耗竭GSH，促进Fe²⁺介导的SLC7A11和GPX4蛋白失活，从而有效清除肿瘤。

相关研究以“NIR-Actuated Ferroptosis Nanomotor for Enhanced Tumor Penetration and Therapy”为题发表在《Advanced Materials》上，论文第一作者为南方医科大学2022级博士研究生胡紫薇，最后通讯作者为南方医科大学涂盈锋教授。