蘇州大學《Adv Mater》:超分子納米結構,癌症治療新機會!

2020-12-24 騰訊網

編輯推薦：三陰性乳腺癌(TNBC)是女性中發病率和死亡率最高的疾病，一個關鍵的瓶頸是建立TNBC的有效療法。本文提出了自組裝膠束納米結構，用於抑制原發性、轉移性和復發性TNBC。該研究為針對TNBC的有效光療提供了超分子納米結構協同性的策略。

乳腺癌是一種複雜的異質性疾病，在女性中發病率和死亡率最高，三陰性乳腺癌(TNBC)被認為是一種高度惡性的乳腺癌。光動力療法(PDT)作為一種依賴於光活性染料的療法，可以與免疫療法和化學療法等其他治療方法相結合，產生針對惡性腫瘤(如乳腺癌)的增強的抗腫瘤功效。然而，目前的困境是，光活性劑未能通過化學修飾可控地調節它們的光轉化，以優化腫瘤治療和預後。

蘇州大學陳華兵教授團隊提出，超分子納米結構中光活性劑的非共價相互作用，和重原子調節的相互作用，可能共同提供有效的亞細胞級聯傳遞和內在抗腫瘤活性。相關論文以題為「Heavy-Atom-Modulated Supramolecular Assembly Increases Antitumor Potencyagainst Malignant Breast Tumors via Tunable Cooperativity」發表在ADVANCED MATERIALS上。

論文連結

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202004225

研究結果發現，多碘化硼二吡咯甲基膠束產生可調的光，然後轉化為單線態氧和熱效應，以及腫瘤處的深度滲透和隨後的細胞質易位。四碘化硼二吡咯甲基膠束(4-IBMs)通過大量凋亡蛋白的表達，有效抑制皮下和原位TNBC模型，以及降低氧依賴性，特別顯示出明顯增強的抗腫瘤效率的協同性。此外，與化療和手術切除相比，4-IBMs產生了更好的抗轉移和抗復發功效。

通過π-π堆積和疏水相互作用產生的自組裝的多碘化硼二吡咯甲基膠束(IBMs)，引起了向細胞質的有效級聯傳遞和向單線態氧的可調光轉換以及熱效應，產生了對TNBC有利的PDT /PTT協同作用(圖1A)。根據透射電子顯微鏡成像(圖1B)，這些IBMs顯示出平均大小的球形膠束形態為24.5 ± 8.2, 20.3 ±5.8, 和26.1 ± 7.3 nm。連同平均流體動力直徑為45.6, 34.2, 和 50.6 nm(圖1C)。

圖1 IBMs的製備和表徵。A)4-IBMs的超分子組裝、腫瘤靶向遞送和光療機制的示意圖。B)4-IBMs的TEM成像。B) 4-IBMs的尺寸分布。D)雙、四或八碘化BDP衍生物(2-IB、4-IB和8-IB)通過π-π堆積和疏水相互作用自組裝成具有J型聚集體的膠束。E)4-IBMs在水和二甲基甲醯胺中的歸一化吸收光譜。F)BMs、2-IBMs、4-IBMs和8-IBMs分別在0.5W·cm-2的660 nm光照下的電子自旋共振光譜。G)在660 nm光照射下，單線態氧量子產率分別為2-IBMs、4-IBMs和8-IBMs。H)濃度為20.0×106M的BMs、2-IBMs、4-IBMs和8-IBMs在660納米光照射(0.5 W· cm-2)下的溫度升高。I) 2-IBMs、4- IBMs和8-IBMs在0.5 W· cm-2在660納米曝光下的光熱轉換效率。J)重原子調製的IBMs通過系統間交叉和非輻射衰變以及受抑制的輻射躍遷光轉化為單線態氧和熱生成路徑的示意圖。

圖2 腫瘤中4-IBMs的體內靶向遞送。A)在注射後24小時，在小鼠的4T1腫瘤切片中的4-IBMs的免疫螢光成像，及其從血管(綠色)到深層腫瘤組織的相應螢光強度。B)在注射後0、4和8小時，以4.0 mol·kg-1的劑量，在4T1荷瘤小鼠的腫瘤部位的4-IBMs的體內光聲圖像，以及相應的光聲強度。C)在注射後0、12和24小時，以4.0 mol·kg-1的劑量在小鼠的4T1腫瘤處對4-IBMs進行體內螢光成像。D)4-IBMs和不含烷基的4-IBMs在4T1荷瘤小鼠中的生物分布，注射後24小時，劑量為4.0mol·kg-1。

圖3 IBMs對皮下4T1腫瘤模型的協同光療。A)在有或沒有Vc的情況下，以4.0或6.0 mol·kg-1的劑量用2-IBMs、4-IBMs、4-IBMs和8-IBMs處理的小鼠的腫瘤生長曲線，在660納米的光照下，以0.5 W·cm-2照射5分鐘。b)實驗結束時的腫瘤照片。c)照射後6小時，從用劑量為4.0摩爾/千克-1的2-IBMs、4- IBMs和8- IBMs治療的小鼠中採集的H&E染色腫瘤切片圖像。D )分別通過瘤內注射由濃度為5.0×10-3M的50.0 uLNa2S2O4和Na2S2O8溶液，引起的小鼠缺氧和氧化的4T1腫瘤中的HIF-1α水平。F) 如(E)所示，在注射後40天內，用2-IBMs、4-IBMs和8-IBMs治療的缺氧和氧化4T1腫瘤小鼠的存活率。

總的來說，研究人員展示了重原子調節超分子的自組裝納米結構，這些超分子被有效地輸送到細胞質中，用於原位、轉移性和復發性TNBC病的協同光療。該研究將為實現協同癌症治療提供新的機會，並為精確納米醫學提供一種有洞察力的方法。（文：8 Mile）

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