Advanced Healthcare Materials:基于电荷反转的自组装无载体纳米粒子用于光疗和化疗联合治疗

相比正常细胞,肿瘤细胞代谢旺盛导致肿瘤微环境中乳酸累积,降低肿瘤细胞外间质(6.5-7.4)和细胞内pH(4.5-6.5),这为微环境响应型纳米粒子的体内应用提供可能。在正常生理pH环境中(7.4)中纳米粒子呈中性或负电性,可降低网状内皮系统巨噬细胞对纳米药物的摄取,同时保证其血液循环中的稳定性。但当到达肿瘤部位时,纳米粒子电位由负变为正发生电荷反转,与肿瘤细胞表面的亲和力显著增强,有利于纳米粒子在肿瘤细胞中的蓄积。但现有基于电荷反转的pH敏感型纳米粒子存在载药量低、合成过程复杂、单载药系统治疗范围和治疗效果有限等缺点。

厦门大学药学院朱铉课题组针对以上问题,联合应用化疗药Dox和光敏剂ZnPc,借助聚合物PDMAEMA-PHB-PDMAEMA的表面修饰作用,利用π-π相互作用和疏水作用力,自组装制备基于电荷反转的pH敏感型无载体纳米粒子DZP,用于光声成像(PA)和荧光成像(FL)介导的化疗与光疗联合治疗。该论文详细阐述了该纳米粒子的体内外特性。

DZP纳米粒子的制备过程简单、“绿色”,载药量和包封率均高达85%以上。相比于游离ZnPc ,DZP的光热转换效率高达40.41%,DZP的单线态氧产率也显著提升,为其体内发挥光热治疗和光动力治疗奠定了基础。基于DZP显著增强的光热转换效率,研究人员可以通过光声成像(PA)考察DZP纳米粒子在肿瘤部位的蓄积情况。在638nm激光照射下,处于酸性环境中的纳米粒子逐渐释放药物, ZnPc的荧光逐渐恢复,此时荧光成像(FL)可以实时监测药物的体内分布情况,从而实现光声成像和荧光成像分阶段实时监测药物体内分布。聚合物PDMAEMA-PHB-PDMAEMA亲水段的叔氨基在酸性环境中(pH=6.5)易被质子化,此时DZP纳米粒子电位由负变正,显著增强DZP纳米粒子与肿瘤细胞表面亲和力和纳米药物在肿瘤部位的蓄积,实现药物的选择性递送并提升光疗和化疗的联合治疗效果。DZP纳米粒子的体内抑瘤实验结果也表明其优异的联合治疗效果。

这种基于电荷反转的纳米粒子表现出优异的光热转换效率和单线态氧产率,凸显光疗法的优势和巨大潜力,同时实现了化疗药物和光敏剂的靶向递送,将纳米技术与组合疗法相结合,实现各种疗法的优势互补,为联合治疗提供了新方法与新思路。相关结果已发表在Advanced Healthcare Materials上(DOI: 10.1002/adhm.202000899)。