Advanced Materials:工程蛋白光热水凝胶原位治疗舌癌

舌癌是恶性程度大、转移率较高的常见口腔肿瘤之一。目前,手术切除仍是最主要的治疗方法。然而,在手术治疗后,包括言语和进食在内的生理功能将受到严重损害。同时,舌肿瘤复发的高风险也不可避免。作为替代方法,放射疗法是治疗舌癌的首选方法,但它会引起一些严重的不良反应,例如黏膜炎和唾液腺功能障碍等。化学疗法则由于化疗药物的非靶向特性,会对周围的正常组织产生副作用。特别是,对于鳞状细胞癌(SCC)的治疗,由于SCC对化学分子的惰性,化学疗法效果不佳。考虑到这些缺点,特别是在临床应用方面,建立有效舌癌治疗的替代策略是非常有意义的。

北京大学口腔医院卫彦与中科院长春应化所王帆团队针对这一问题,研究开发了一种新的近红外光响应蛋白杂化水凝胶,用于非手术原位舌癌治疗。与其他报道的非手术治疗相比,该策略具有抑制舌肿瘤和预防并发症的优势,为口腔癌的临床应用开辟了新的途径。

传统的静脉注射光热制剂(PTAs)存在生物相容性低、非靶向性积累等不良反应,对正常组织器官有不可预测的副作用。特别是PTAs不能在病变部位有效积累,癌细胞可能无法完全清除,导致肿瘤复发。基于以上考虑,利用蛋白分子的多重超分子作用力驱动,与壳聚糖分子和带正电的 Ag3AuS2 纳米颗粒自组装形成交联网络,实现了可注射蛋白杂化水凝胶的制备。该水凝胶可以通过瘤周给药,精确地负载在舌肿瘤周围。水凝胶的体内可控停留增强了光热治疗的有效性。此外,蛋白质杂化水凝胶网络的形成对提高光热效率起着重要作用。一方面,由共价和超分子相互作用形成的紧密网络的约束效应,增加了单位体积的光热纳米粒子的浓度;另一方面,水凝胶导热系数低,可以减少纳米颗粒的热损失,大幅度提高光热治疗效率。同时,由于静电作用中和正电荷并使Ag3AuS2受限于网络中,减少了无机纳米材料对组织的毒性。蛋白水凝胶治疗后的小鼠体重恢复正常,且免疫荧光染色显示肿瘤植入区癌标志和增殖标志的表达明显降低,实验中未见肿瘤复发。在未来的工作中,可以在水凝胶体系中修饰一些荧光基团,通过其荧光成像实现精确图像引导的PTT治疗,实现对处于早期段的舌癌的精确注射和治疗。

论文信息:

Engineered Protein Photo-Thermal Hydrogels for Outstanding In Situ Tongue Cancer Therapy

Juanjuan Su, Shuang Lu, Shengjie Jiang, Bo Li, Bin Liu, Qiannan Sun, Jingjing Li, Fan Wang*, Yan Wei*

Advanced Materials

DOI: 10.1002/adma.202100619