Advanced Materials:肿瘤微环境触发的金属有机框架杂化材料间的离子交换用于肿瘤的多模式成像与协同治疗

集诊断和治疗功能于一体的纳米诊疗制剂(NTAs)凭借可视化的生物分布,有效的肿瘤富集以及实时反馈等优点在肿瘤的个性化治疗中展现出巨大的潜力。随着纳米技术的进步,研究人员开发出具有优异成像功能(CT成像,核磁共振成像,光声成像等)和治疗能力(光热治疗,光动力学治疗,化动力学治疗等)的NTAs。然而,大多数已报道的NTAs在进行体内循环时,其自身功能一直处于“开启”状态,从而导致了NTAs在体循环中肿瘤特异性差,严重制约了NTAs进一步的临床应用。为了在源头上降低背景干扰,增加肿瘤特异性,在肿瘤组织原位合成NTAs引起了研究者的广泛兴趣。

针对如何实现NTAs在肿瘤组织的原位合成,武汉大学张先正教授课题组设计了一种基于材料内部快速离子交换,进而实现肿瘤组织原位合成NTAs的纳米诊疗制剂前体(PBAM)。相关成果发表在最近的Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.202001452)上,论文第一作者是武汉大学陈莹博士。

他们合成的PBAM纳米粒子由MIL-100 (Fe)包覆的普鲁士蓝类似物(K2Mn[Fe(CN)6])组成。由于MIL-100 (Fe)和K2Mn[Fe(CN)6]的光谱特性,PBAM在近红外区几乎没有吸收,因此不具有光声成像以及光热治疗的潜能。同时,在空间结构上,Mn2+离子被周围的氰根束缚,因此也不具有T1加权磁共振成像的能力。在微酸性肿瘤微环境中,MIL-100 逐步降解并释出Fe3+离子。Fe3+离子进一步与K2Mn[Fe(CN)6]中的Mn2+离子发生离子交换生成光热试剂普鲁士蓝(KFe[Fe(CN)6]),同时释放出自由的Mn2+离子,实现T1加权磁共振成像和光声信号从“关闭”到“开启”的转变,从而在源头上提高了肿瘤成像的信噪比。体内动物实验进一步表明,这种策略不仅可以对实体瘤进行特异性成像,同时对不可见的转移瘤也具有很好的监测效果。此外,Mn2+介导的化学动力学疗法和普鲁士蓝介导的光热疗法相结合,也确保了肿瘤治疗效果。