Advanced Functional Materials:具有增强氧化应激作用的可降解配位聚合物纳米材料用于肿瘤的靶向联合治疗

活性氧(ROS),例如过氧化氢(H2O2),过氧化物(O22-),超氧自由基(O2·-),羟基自由基(·OH)和单线态氧(1O2)等在细胞信号传导和生物过程的平衡中起着至关重要的作用。据报道,当细胞内ROS增加或抗氧化剂减少而使细胞的抗氧化剂防御系统不堪重负时,就会发生氧化应激。这可能导致核酸,蛋白质和脂质被直接或间接破坏。近年来,基于ROS的治疗已被广泛用于癌症治疗,包括光动力疗法,声动力疗法和化动力疗法。在化动力学治疗中,虽然基于金属离子(Fe / Cu / Mn)的芬顿反应可将反应性较低的H2O2催化为高反应性·OH,并导致癌细胞死亡, 但是,这些金属离子主要来自无机纳米颗粒,通常需要长期降解才能被人体清除。此外,癌细胞中的高浓度的谷胱甘肽(GSH)是ROS存在和细胞损伤的重要障碍,因为GSH会消耗ROS。因此,癌细胞中下调GSH将是提高化动力学治疗中·OH浓度的重要方法。

新加坡国立大学刘斌教授与苏州大学刘庄教授针对这一问题反向微乳法制备了基于铁离子和顺铂前药的可降解配位聚合物纳米材料。该纳米材料中的顺铂前药与铁离子均可与癌细胞中的谷胱甘肽反应生成具有细胞毒性的顺铂和可发生芬顿反应的亚铁离子,进而增强癌细胞中的氧化压力实现有效的化疗和化动力的靶向联合治疗。相关结果发表在Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.201908865)上。

该新型可生物降解的配位聚合物纳米材料(Fe-DSCP)经过表面聚乙二醇(PEG)和靶向多肽(cRGD)修饰后,得到的Fe-DSCP-PEG-cRGD纳米颗粒可通过靶向肿瘤血管内皮和大鼠脑胶质瘤细胞(C6)上高表达的αvβ3-整联蛋白实现增强的肿瘤富集。Fe-DSCP-PEG-cRGD进入癌细胞后,可与细胞内丰富的GSH反应,通过氧化还原过程同时释放游离的顺铂和亚铁离子(Fe2+)。之后,Fe2+将通过芬顿反应与H2O2反应生成大量的·OH,而基于·OH的化动力学疗法可进一步增强顺铂诱导的DNA损伤。此外,大多数Fe-DSCP-PEG-cRGD可以通过尿液和粪便在7天之内从小鼠体内有效地排出。由此,这种具有GSH激活的药物释放和有效芬顿反应的简单可生物降解体系,实现了很好的肿瘤靶向化疗和化动力联合治疗。