智能多糖基复合纳米粒子及其在肿瘤光疗中的应用

以光热疗法和光动力疗法为代表的光疗是一种新型的肿瘤治疗方法,即使用具有光吸收能力的物质在近红外光照射下产生热和单线态氧,从而杀死肿瘤细胞。这种疗法不仅在时间和空间上具有高度选择性,而且还有易于操作、创伤小、恢复快等诸多优点,因此在生物医疗领域引起了广泛的研究兴趣。酞菁类近红外染料,如ICG、cypate等,具有很好的光热和光动力效果,然而,这些小分子荧光染料不具有靶向性,生物可利用性差。因此,如何负载这些光敏剂分子到达肿瘤区域,并使之更好的发挥作用是此研究领域中的一个重要课题。Untitled

最近,复旦大学高分子科学系杨武利教授课题组在这一方面做出了重大突破:他们基于透明质酸多糖与小分子近红外染料cypate与Fe3+的配位作用进行组装,制备了一种智能复合纳米粒子光疗平台。实验中,他们发现cypate的加入可以抑制透明质酸与Fe3+间由于静电相互作用产生的凝胶化,而且可以通过改变cypate的加入量来调节复合纳米粒子的粒径。粒子在高浓度盐溶液和不同pH环境中的降解实验证明透明质酸与cypate是通过羧基与Fe3+之间的配位相互作用组装成为纳米粒子的。组装在复合纳米粒子内的cypate荧光由于聚集而猝灭,在肿瘤组织内透明质酸酶的作用下,复合纳米粒子降解,cypate的荧光恢复。这种肿瘤微环境响应性的近红外荧光可以用于肿瘤区域的成像。同时,由于cypate分子在不同pH环境中的质子化和聚集态的变化,复合纳米粒子的光热性能还具有酸响应性增强的效果,即在肿瘤细胞溶酶体较低pH值下,复合纳米粒子具有更强的光热作用。在pH 5.5时,复合纳米粒子的光热转换效率高达76%,高于之前报道的很多光热转换试剂。

由于透明质酸可以与肿瘤细胞表面的CD44受体特异性结合,因此复合纳米粒子在肿瘤细胞中有比正常细胞更高的内吞效率。在尾静脉注射入荷瘤裸鼠体内之后,复合纳米粒子可以有效靶向肿瘤细胞,这一点可以通过cypate的近红外荧光和Fe3+的T1磁共振造影共同证明。由于复合纳米粒子在肿瘤溶酶体酸性环境下极强的光热效果以及产生单线态氧的能力,使用785 nm激光以0.5 W cm-2照射5 min即可消除肿瘤。该结果不仅提供了一种新型的光疗试剂和免疫治疗中的辅药,而且这种配位诱导的组装过程也为其它高分子复合材料的研发提供了新思路。相关论文发表在Advanced Healthcare Materials (2016, 5, 3099-3104)上。

 

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