具有极强光热效果的聚吡咯复合纳米粒子及其免疫调节效应

光热疗法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量,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。然而,限于很多物质在近红外区的吸光能力和光热转换效率,在治疗过程中经常需要使用较高强度的近红外激光照射,这对肿瘤区域附近的组织会产生一定的影响。因此,如何设计光热材料的结构,开发光热性能更强的材料是此研究领域中的一个重要课题。

Smallyangwuli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:他们通过对聚吡咯复合纳米粒子的形貌进行设计调控,制备了一种具有极强光热效果的聚吡咯复合纳米粒子。这种复合纳米粒子以聚多巴胺纳米粒子为核,以Fe3+引发吡咯在聚多巴胺核表面聚合。加入的分散剂十二烷基硫酸钠(SDS)量较少时,得到了规整的球形核壳结构的复合纳米粒子;增加SDS的投料量,复合纳米粒子表面出现半球状突起,并逐渐增多,而尺寸上变小,可得到形如覆盆子的复合纳米粒子。随着复合粒子形貌的改变,其光谱吸收也出现了显著变化,相比于球形的复合纳米粒子,覆盆子状的粒子具有更强的吸收。在同一固含量(50 μg mL-1)下,覆盆子状的粒子粒子体系在808 nm处的吸光度为球形纳米粒子体系的3.5倍。这是因为覆盆子状纳米粒子表面的突起使得外部空间与粒子表面基质的阻抗更加匹配,从而增加了粒子对于光的吸收,降低了反射。与其他光热试剂(如金棒、聚多巴胺、聚吡咯等)相比,这种具有极强吸光能力的覆盆子状纳米粒子具有更强的光热效果。这种复合纳米粒子,以很低的剂量(0.5 mg kg-1)注射入荷瘤小鼠,在0.62 W cm-2的808 nm激光下,照射5 min即可消除肿瘤。同时,由于聚吡咯内残留的Fe3+离子,复合纳米粒子具有T1加权的磁共振成像能力,这使得在活体内追踪复合纳米粒子的分布成为可能。

另一方面,这种复合纳米粒子也具有明显的免疫调节作用。将其注射入小鼠体内,覆盆子状的粒子可以促进树突细胞成熟并迁移至淋巴结,同时,小鼠体内的白细胞介素β、12、6和细胞坏死因子α等细胞因子的分泌量也有显著提高,这说明覆盆子状纳米粒子可以激活全身性免疫应答。该结果不仅提供了一种新型的光热试剂和免疫治疗中的辅药,而且这种结构与性能关系的研究也为高性能材料的研发提供了新思路。相关论文在线发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201503319)上。