Small Science:基于不同驱动力的原位增大纳米粒子用于肿瘤成像与治疗

原创署名:SMSC

癌症作为世界公认的恶性疾病,随着死亡率的不断上升,仍然是人类面临的最大挑战。近年来,研究者将具有高比表面积、易于修饰、循环时间长和靶向特性的多功能纳米粒子(NPs)用于肿瘤治疗。早期诊断、术中定位和术后成像技术可用于在细胞或分子水平上定性或定量表征疾病进展,对于提高肿瘤治疗的疗效至关重要。目前已经开发了几种基于NP的新兴成像策略,包括光声成像、电子计算机断层扫描(CT)、正电子发射断层扫描(PET)、单光子发射CT等。此外,构建能够选择性地将治疗试剂输送到疾病部位的多功能纳米粒子,同时在体外和体内产生独特的成像信号,更有利于个性化诊疗方案的实施。因此,许多治疗策略,如化学疗法、放射疗法 、光动力疗法 、光热疗法和免疫疗法等,已经开发并集成到诊断纳米平台中。然而,基于NP的成像与疗法的临床效果却不尽如人意,只有少数NP在全身给药后能够有效地渗透并保留在肿瘤中发挥功能。针对这一问题,研究者提出了原位尺寸增大策略,使外源性分子或小尺寸NP在肿瘤微环境病理异常的刺激下,能够深入肿瘤组织并生成较大尺寸,从而提高成像与治疗的特异性与作用时间。

近日,长春应化所姜秀娥和清华大学李景虹团队在Small Science上发表了综述文章,讨论了纳米粒子原位尺寸增大策略中分子与环境相互作用产生的驱动力,关注了各种策略在增强肿瘤成像、治疗效果方面的潜在应用,并展望了该领域的潜在挑战和发展机会。

在本文中,作者首先讨论了基于自组装的原位尺寸增大策略。在该过程中,由功能性和反应性基团组成的分子或较小的纳米粒子首先深入肿瘤组织中,由于在病理异常的肿瘤微环境中基于氢键、疏水和π-π堆积等相互作用进行自组装,最终成长为具有稳定、规则外观的大型结构。这种原位尺寸增大策略可以实现更高的造影剂信噪比(S/N),延长治疗剂的暴露时间,从而增强肿瘤成像和治疗的效果。

除了自组装外,一些分子和小尺寸纳米颗粒还可在肿瘤微环境刺激性通过静电相互作用、DNA杂交或颗粒间交联反应发生转化,进一步形成尺寸增大、无序的结构,被称为基于自聚集的原位尺寸增大。例如,肽修饰的金NP可在细胞外酸环境中发生表面电荷转换,并由静电相互作用驱动形成纳米聚集体;由互补DNA和靶向肽修饰的纳米探针,可与靶向肿瘤中的碱基配对,从而形成特异、长效的聚集体。

文章信息:

Driving Forces Sorted InSitu Size-Increasing Strategy for Enhanced Tumor Imaging and Therapy

Yue Wang, Wenyao Zhen, Xiue Jiang*, Jinghong Li*

Small Science

10.1002/smsc.202100117

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smsc.202100117