深圳大学黄鹏 ACS Nano：具气体产生和信号放大的肿瘤特异性可激活纳米载体介导协同肿瘤治疗

癌症是对人类健康的主要威胁，纳米医学领域正致力于开发能够整合癌症诊断、治疗和监测的多功能纳米平台。 传统的多功能纳米治疗剂通常通过整合多个不同功能的组分来构建，但这增加了制备过程的复杂性，并可能因组分代谢产生潜在的毒性。 化学动力疗法（ CDT ）作为一种新兴的抗癌策略，通过 Fenton 试剂的催化作用，将肿瘤内的过氧化氢（ H ₂ O ₂ ）转化为高毒性的羟基自由基（• OH ），从而有效杀死癌细胞。因此，在化疗 /CDT 联合治疗过程中，基于 fenton 代理的纳米载体可能是改善药物传递和癌症治疗效果的有希望的候选者。

锰（ Mn ） 是生物体必需的微量元素，在各种细胞和生理过程中起着重要作用。 Mn ²⁺ 离子与蛋白质结合后可以显著放大 t1 加权 MRI 信号，并且在 HCO ^{3 −} 存在下通过芬顿样反应成为 CDT 的理想芬顿剂。 然而，由于 MnCO ₃ 纳米载体的成核和生长速度较快，在温和条件下可控合成 MnCO ₃ 纳米载体相当困难，这导致了 MnCO ₃ 纳米载体在纳米医学中的应用很少。 因此，如果我们想要使用 MnCO ₃ 作为纳米药物，开发一种需要温和条件的受控合成方法是必不可少的。

深圳大学 黄鹏 教授 以聚乙二醇 -b- 聚 l - 天冬氨酸（ PEG-b-PAsp ）为生物模板，采用仿生矿化方法开发了一种肿瘤特异性、响应 PH 性的 MnCO ₃ 纳米载体 (biomineralized manganese carbonate, BMC) 。制备的 BMC NPs 具有良好的生物相容性、载药能力和 PH 响应性释药性能。此外， BMC NPs 在酸性 TME 中分解释放出 Mn ²⁺ 离子和 CO ₂ 气体，可用于 TME 中 PH 激活的 MRI/USI 双峰成像。将抗癌药物 DOX 加载 NPs 后，由于 Mn ²⁺ 介导的 CDT 和 DOX 诱导的化疗的协同治疗效果，得到的 BMC-DOX 在体外和体内都表现出很高的肿瘤抑制作用。 由于纳米载体具有良好的生物相容性、生物可降解性和肿瘤反应性，因此在癌症治疗方面具有很大的潜力。 相关研究内容以题为 ” Tumor-Specific Activatable Nanocarriers with Gas-Generation and Signal Amplification Capabilities for Tumor Theranostics ” 的论文发表在 21 年的《 ACS Nano 》上。

【文章亮点】

（1） 肿瘤特异性激活的纳米载体 ： BMC 纳米载体能够在酸性肿瘤微环境中被激活，这是由于其内在的 PH 依赖性溶解性，使得纳米载体在肿瘤特异性的酸性环境中释放 Mn² ⁺ 离子和 CO ₂ 气体。

（2） 多模态成像与治疗 ：纳米载体的分解产物 Mn² ⁺ 离子和 CO ₂ 气体可用于磁共振成像（ MRI ）和超声成像（ USI ），可实现肿瘤的双模态成像。

（3） 化疗与化学动力学治疗的协同效果 ：由于 Mn² ⁺ 介导的化学动力学治疗（ CDT ）和 DOX 诱导的化疗的协同作用，装载有阿霉素（ DOX ）的纳米载体 BMC-DOX 在体外和体内都显示出高的肿瘤抑制效果。

（4） 生物相容性和生物可降解性 ：纳米载体由生物矿化的碳酸锰（ BMC ）纳米颗粒组成，这些颗粒具有良好的生物相容性和生物可降解性，减少了长期毒性的风险，有利于临床转化。

（5） pH 响应性药物释放 ：纳米载体展现出 PH 响应性药物释放行为，这意味着药物释放与肿瘤微环境的酸性条件相匹配，提高了治疗效果并减少了对正常组织的损害。

（6） 简单的合成方法 ：通过使用聚乙二醇 -b- 聚天冬氨酸（ PEG-b-PAsp ）作为生物模板开发了一种简单的合成策略来准备 BMC 纳米颗粒，这种方法避免了复杂和有害的合成条件。

图 1. 方案一 BMC-DOX 制备及应用示意图

图 2. BMC NPs 的特征

图 3. 不同反应时间制备 BMC 的 TEM 图像

图 4. 不同 PEG-b-PAsp 浓度制备 BMC 的 TEM 图

图 5. BMC NPs 的化学动力学活性测试