肿瘤治疗新思路:基于一维MOF的低温光热治疗

一直以来,开发疗效好、毒副作用小的新型癌症治疗手段受到科研人员的广泛关注。 光热治疗作为一种新型的肿瘤治疗策略是将激光光能转化为热能,有针对性地在局部杀死癌细胞,因其在恶性肿瘤治疗方面的微创性和有效性而快速发展。光热治疗由于其治疗时间短(大约几分钟)、治疗效果明显、材料无毒无害,对人体副作用小而备受关注。光热治疗必须使肿瘤的局部温度到达50℃ 以上才能完全消融肿瘤,但激光的穿透能力有限,无法穿透到深层次的组织,所以深层次的肿瘤光热治疗的效果存在巨大的局限性。但另一方面,由于激光诱导的非特异性加热与热扩散现象的存在,强激光在破坏肿瘤的同时可能导致肿瘤附近正常器官被灼伤。因此,在低温光热下有效破坏肿瘤的PTT方法对于癌症光学治疗的未来临床转化具有重要价值。

热休克蛋白是一种在细菌和哺乳动物体内广泛存在的一类热应急蛋白。当生物体暴露于高温时会合成此种蛋白以保护自身。因此,抑制热休克蛋白的合成能够降低肿瘤细胞的耐热性,从而提升肿瘤光热治疗的效果和降低治疗所需要的温度。藤黄酸(GA)作为一种天然的热休克蛋白抑制剂和抗肿瘤药物,能够显著抑制热休克蛋白的合成,从而能在低温下诱导肿瘤细胞凋亡,有效地治疗深层次肿瘤。作为一种新兴“明星”多孔材料,金属有机骨架(NMOF)因其结构多样性与化学多样性、明确的尺寸和形状在生物医学领域受到广泛关注。相对应三维的MOF, 一维的MOF具有高的比表面积,高载药率,极具临床转化价值,但是迄今为止没有被应用于生物医药中。

近日,苏州大学刘庄教授、徐来副教授和澳门大学陈美婉助理教授开发一种相转移的方法一步法制备聚乙二醇修饰的一维金属有机纳米材料(1D-MOF)。与先前报道的合成一维MOF的方法相比,本文通过相转移法一步构建聚乙二醇化一维MOF。此方法简单易行,适用于不同类型的金属离子。其次,该一维MOF不仅具有较好的分散性、长的血液循环时间并且能在肿瘤微酸环境中实现电荷反转,从而直接提高了药物载体在肿瘤部位的滞留和富集。再次,通过装载热休克蛋白抑制剂藤黄酸,抑制Hsp90(与耐热性相关的蛋白质)的表达,而不是采用(超过50℃)光热加热产生的高温破坏肿瘤,实现了低温加热诱导癌细胞有效凋亡。值得一提的是,这种一维MOF具有生物降解性并可被肾脏排泄,使纳米颗粒的长期毒性问题得到缓解,有助于未来在临床实验中应用。

这项工作开发了简单的相转移方法一步制备具有肿瘤特异性、pH响应性和治疗诊断功能的PEGylated 1D-MOF的方法,并提出一种独特的低温PTT方法,通过高效和微创的方式杀死肿瘤。最后,我们相信,此项研究将会为基于一维金属有机框架材料的生物医学应用打开了一扇窗户,并为肿瘤光热治疗提供新的思路。相关论文在线发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201703588)上,并于当期Inside Back Cover做简要介绍。