光熱治療是利用光熱轉(zhuǎn)換納米顆粒在近紅外激光照射下,在腫瘤部位產(chǎn)生局部高溫來(lái)殺死腫瘤細(xì)胞,具有高度選擇性。然而,目前基于納米顆粒的光熱治療與臨床腫瘤治療仍存在一些差距,這是由于納米顆粒在尾靜脈注射給藥后,只有非常少量的納米顆粒被輸送到腫瘤部位,這使得它們難以在體內(nèi)發(fā)揮高療效,從而限制了其臨床應(yīng)用。如何實(shí)現(xiàn)納米顆粒的免疫系統(tǒng)逃逸和長(zhǎng)循環(huán)是促進(jìn)納米顆粒在腫瘤部位富集和獲得理想光熱治療效果的關(guān)鍵。
細(xì)胞膜層能夠賦予納米顆粒源細(xì)胞本生固有的功能和性質(zhì),且不同類(lèi)型細(xì)胞的雜化膜可以涂覆到納米顆粒表面,賦予納米顆粒多功能。受此啟發(fā),復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系楊武利教授課題組在前期工作 (Biomaterials, 2017, 143, 29)的基礎(chǔ)上,將紅細(xì)胞(RBC)膜與乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)膜融合,制備了紅細(xì)胞-癌細(xì)胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子(Melanin@RBC-M),進(jìn)一步增強(qiáng)腫瘤的光熱治療(如圖1所示)。
圖1 紅細(xì)胞-癌細(xì)胞膜包衣的黑色素納米粒子(Melanin@RBC-M)用于增強(qiáng)腫瘤的光熱治療。
研究發(fā)現(xiàn),融合的RBC-M雜化膜囊泡同時(shí)保留RBC和MCF-7細(xì)胞膜蛋白,且制備的Melanin@RBC-M復(fù)合納米粒子同時(shí)具有延長(zhǎng)的血液循環(huán)時(shí)間和癌細(xì)胞同源靶向性。在雜化膜(RBC-M)中增加MCF-7膜組分可顯著增強(qiáng)Melanin@RBC-M納米粒子的同源靶向功能;而雜化膜中RBC膜組分的增加可有效減少巨噬細(xì)胞攝取Melanin@RBC-M復(fù)合納米粒子,延長(zhǎng)其血液循環(huán)時(shí)間 (如圖2所示)。
圖2 a) 純黑色素納米粒子和紅細(xì)胞-癌細(xì)胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子的磷鎢酸負(fù)染后的透射電鏡圖, 標(biāo)尺為100 nm. b) 單個(gè)乳腺癌細(xì)胞和紅細(xì)胞-癌細(xì)胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子共孵育后的共聚焦成像圖, 標(biāo)尺為20 μm. c) 不同RBC與MCF-7膜蛋白比重的Melanin@RBC-M納米粒子在乳腺癌細(xì)胞中的流式直方圖. d) 紅細(xì)胞-癌細(xì)胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子和純黑色素納米粒子的藥代動(dòng)力學(xué)曲線. e) 紅細(xì)胞-癌細(xì)胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子和純黑色素納米粒子對(duì)MCF-7腫瘤的抑制生長(zhǎng). f) 不同尺寸Melanin@RBC-M 納米粒子的光聲信號(hào)圖譜. g-h) 不同尺寸Melanin@RBC-M納米粒子分別在680 nm (g) 和800 nm (h) 激發(fā)波長(zhǎng)下的光聲振幅值隨納米粒子濃度變化的曲線圖. i) 紅細(xì)胞-癌細(xì)胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子(i.e. 124 nm)在腫瘤部位的超聲及光聲成像.
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,由于實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)循環(huán)和同源靶向之間的平衡,RBC與MCF-7膜蛋白重量比為1:1的混合膜修飾的Melanin@RBC-M復(fù)合納米粒子,相較于其它膜蛋白重量比的Melanin@RBC-M及純的黑色素納米粒子,表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的腫瘤部位富集和光熱治療效果:應(yīng)用808 nm近紅外光照10分鐘,在較低的光功率密度下(1 W/cm2)即可完全消除腫瘤。此外,體外光聲成像結(jié)果表明,隨著黑色素核粒子尺寸的增加(64 → 148 nm),Melanin@RBC-M復(fù)合納米粒子具有增強(qiáng)的光聲信號(hào),且在680 – 800 nm 范圍的激發(fā)波長(zhǎng)下,光聲振幅值隨納米粒子的濃度線性增加,可用于定量測(cè)定Melanin@RBC-M在體內(nèi)的生物分布。這種雜化膜包衣納米顆粒的方法可增強(qiáng)納米粒子的功能性和可控性,有望推動(dòng)納米技術(shù)更好的服務(wù)于個(gè)體醫(yī)療。
相關(guān)研究成果已在線發(fā)表在Biomaterials上。論文第一作者為復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系博士后姜琴,高分子科學(xué)系楊武利教授和藥學(xué)院龐志清副研究員為該文章的共同通訊作者。
詳情請(qǐng)見(jiàn):
Erythrocyte-cancer hybrid membrane-camouflaged melanin nanoparticles forenhancing photothermal therapy efficacy in tumors, Biomaterials 2019, 192: 292-308.
- 暨南大學(xué)寧印教授 Angew:?jiǎn)尉ьw粒內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的空間調(diào)控 2025-05-05
- 東華大學(xué)劉庚鑫團(tuán)隊(duì) Macromolecules:軟納米粒子熔體流變揭示解纏結(jié)的原理和極限 2025-04-17
- 浙江大學(xué)周民團(tuán)隊(duì)《Adv. Sci.》:吸入式納米粒子誘導(dǎo)細(xì)菌銅死亡用于感染性肺炎治療 2025-02-27
- 蘇大鐘志遠(yuǎn)/鄧超、蘇大附一院朱曉黎 Nat. Commun.:腫瘤血管適應(yīng)性、粘附性和可吸收性微球用于可持續(xù)的經(jīng)動(dòng)脈化學(xué)栓塞治療 2025-07-09
- 常州大學(xué)王建浩教授團(tuán)隊(duì)《Acta Biomater.》:藥物儲(chǔ)庫(kù)型聚合物納米膠束用于腫瘤長(zhǎng)效治療的研究成果 2025-07-08
- 中山大學(xué)吳丁財(cái)/黃榕康/鄭冰娜/王輝團(tuán)隊(duì) Adv. Mater.:具有長(zhǎng)駐留性的可注射多孔炭納米酶水凝膠實(shí)現(xiàn)腫瘤的協(xié)同治療 2025-07-04
- 東華大學(xué)史向陽(yáng)教授/沈明武研究員團(tuán)隊(duì) AFM: 雙驅(qū)動(dòng)納米馬達(dá)用于高效腫瘤光熱治療及治療后炎癥緩解 2025-03-17