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東華大學陳志鋼教授團隊《ACS AMI》：酶響應聚合物納米顆粒用于內-外源動態刺激下的腫瘤治療

2022-06-30 來源：高分子科技

聚合物納米材料具有高生物相容性、可控藥物釋放、選擇性腫瘤積聚等優點，在癌癥治療中獨具優勢。其中一部分聚合物納米材料可響應內刺激源(谷胱甘肽、活性氧、過表達酶)，另一部分則響應外刺激源(光、聲、磁等)。可同時響應多內刺激源和多外刺激源的聚合物納米材料具有協同效應，研究多內-外源刺激與聚合物納米材料之間的相互作用對腫瘤安全高效診療十分重要。

圖1 多內-外源刺激響應聚合物納米顆粒的腫瘤治療示意圖

近期，東華大學材料科學與工程學院陳志鋼教授團隊合成了具有多內-外源刺激的聚合物納米材料(DOX@HPNAs), 探究了多內-外源刺激與聚合物納米材料之間的相互作用，從而引導腫瘤多模式治療(圖1)。

合成的HPNAs顆粒水和動力學尺寸約為90 nm，與透明質酸酶(HAase)培養24 h后觀察不到明顯的大顆粒，具有酶響應降解的性能，并且降解效率隨著pH的降低而明顯增加。此降解過程不僅是納米組裝體的解離，同時也存在著分子和能量層面上的動態效應。在分子層面上，HAase 可以使二糖D-葡萄糖醛酸(GlcUA)和N-乙酰-D-葡萄糖胺(GlcNAc)單元之間的β-1,4糖苷鍵水解，使透明質酸主鏈斷裂；在能量層面上，降解可以使HPNAs釋放聚集的PpIX部分，增強輻射躍遷從而實現熒光恢復 (圖2)。

圖2 酶降解過程中聚合物納米顆粒在納米-分子-能量層級的動態效果

在光照或超聲的激發下，降解后的HPNAs與降解前相比¹O₂的產生速率更高，這是由于降解可以使得在納米顆粒內部產生的¹O₂得到釋放，并且避免了由于ACQ抑制¹O₂產生速率的問題(圖3a-e)。負載化療藥物阿霉素(DOX)后，DOX@HPNAs可通過pH降低、機械振動和酶降解的激發下釋放DOX(圖3f-j)。該納米系統在高效光動力療法、高組織穿透性的聲動力療法和持續性化療中展現出了協同治療的效應，從而誘導癌細胞顯著壞死和凋亡，比單一或雙模式治療具有更高的腫瘤體積抑制率。

圖3 聚合物納米顆粒的酶降解增強光-聲效應、三模式藥物釋放性能

該成果以“Dynamic effects of endo-exogenous stimulations on enzyme-activatable polymeric nanosystems with photo-sono-chemo synergy”為題目發表于《ACS AMI》(DOI: 10.1021/acsami.2c05276)。文章第一作者為東華大學博士生邱璞，通訊作者為陳志鋼教授和余諾博士，該工作得到國家自然科學基金等項目的資助。該團隊在過去三年中，針對癌癥診療面臨的難題，提出了按需自組裝-解組裝策略 (Bioact. Mater. 2022, 18, 242)，仿生偽裝全路徑優勢策越 (Nano Today 2022, 43, 101427)，光毒性抑制方法(ACS Nano 2021, 15, 19793)，超小尺寸構筑(Adv. Healthc. Mater. 2021, 10, 2100703)，金屬有機納米框架材料設計(ACS Appl. Mater. Inter. 2021, 13, 31440; Biomaterials 2020, 257, 120239)，為高效安全診療材料的開發提供了新思路。

論文信息：

Pu Qiu, Mengmeng Huang, Shiwen Wu, Mei Wen, Nuo Yu*, and Zhigang Chen* Dynamic Effects of Endo-Exogenous Stimulations on Enzyme-Activatable Polymeric Nanosystems with Photo-Sono-Chemo Synergy. ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, DOI: 10.1021/acsami.2c05276.

原文鏈接: https://doi.org/10.1021/acsami.2c05276

課題組網站：https://pilab.dhu.edu.cn/zgchen/main.psp

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（責任編輯：xu）

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