Advanced Healthcare Materials:金纳米材料工程化用于巨噬细胞介导的炎症和肿瘤治疗

巨噬细胞(Mϕ)由单核细胞分化产生,以小胶质细胞、Kupffer细胞和破骨细胞等各种形式存在于几乎所有组织中。巨噬细胞在人体的免疫防御过程中起着重要作用。作为先天免疫系统的重要部分,巨噬细胞通过其表面的模式识别受体识别细胞碎片、微生物和癌细胞等,并将其吞噬并消化。此外,巨噬细胞还作为抗原提呈细胞募集和激活其他免疫细胞来启动适应性免疫反应。通常可将巨噬细胞分成两大表型——M1和M2型。分泌促炎性介质,如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素6(IL-6)和IL-12的巨噬细胞称为M1巨噬细胞;而产生抗炎性细胞因子,如转化生长因子-b(TGF-b)和IL-10的巨噬细胞称为M2巨噬细胞。巨噬细胞的M1或M2极化处于高度动态的过程中,在生理或病理条件下,巨噬细胞的极化状态发生相应转变。M1/M2极化状态失衡与一些炎症相关疾病及肿瘤的发生发展密切相关。

中国药科大学药学院丁娅课题组聚焦目前广泛研究的金纳米材料,探讨由金纳米材料参与构建的多种纳米结构和器件在巨噬细胞成像和性能调控方面的相关研究。金纳米材料由于其高比表面积、灵活的表面修饰、强大的细胞和组织穿透能力等优点,被构建成各种结构并被赋予多种功能,已成为生物医学领域出色的诊疗平台。作为外源性物质,金纳米材料进入机体后被以巨噬细胞为主体的网状内皮系统(RES)识别和清除,显示出巨噬细胞天然靶向的优势。通过对金纳米材料尺寸、形状和表面修饰的精细设计,可针对性地调节巨噬细胞和金纳米材料之间的相互作用,用于巨噬细胞相关的成像及疾病治疗。

在生物成像方面,金纳米材料常应用于荧光成像、计算机断层扫描(CT)成像和光声成像(PAI)。在巨噬细胞相关的体内成像研究中,金纳米材料主要应用于(1)作为探针标记巨噬细胞,追踪巨噬细胞的体内迁移和积累;(2)利用靶向巨噬细胞的金纳米材料对相关疾病进行成像诊断。金纳米材料在以巨噬细胞为靶点的疾病治疗研究方面发挥(1)抑制巨噬细胞向病灶的募集、(2)干扰巨噬细胞活性和(2)改变巨噬细胞的极化方向的作用。此外,经特定设计的金纳米材料可以递送巨噬细胞调节剂或利用其自身的光热或光声特性等,在感染、RA和AS等炎性疾病及肿瘤的治疗中发挥巨大潜力。

由于免疫系统的高度复杂性和相互联系,通过金纳米材料调节巨噬细胞的相关机制,以及通过巨噬细胞调控整个免疫系统的研究仍有巨大空间。相关论文发表在Advanced Healthcare Materials(DOI:10.1002/adhm.202000818)。