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  光熱治療是利用光熱轉(zhuǎn)換納米顆粒在近紅外激光照射下，在腫瘤部位產(chǎn)生局部高溫來殺死腫瘤細胞，具有高度選擇性。然而，目前基于納米顆粒的光熱治療與臨床腫瘤治療仍存在一些差距，這是由于納米顆粒在尾靜脈注射給藥后，只有非常少量的納米顆粒被輸送到腫瘤部位，這使得它們難以在體內(nèi)發(fā)揮高療效，從而限制了其臨床應(yīng)用。如何實現(xiàn)納米顆粒的免疫系統(tǒng)逃逸和長循環(huán)是促進納米顆粒在腫瘤部位富集和獲得理想光熱治療效果的關(guān)鍵。

  細胞膜層能夠賦予納米顆粒源細胞本生固有的功能和性質(zhì)，且不同類型細胞的雜化膜可以涂覆到納米顆粒表面，賦予納米顆粒多功能。受此啟發(fā)，復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系楊武利教授課題組在前期工作 (Biomaterials, 2017, 143, 29)的基礎(chǔ)上，將紅細胞(RBC)膜與乳腺癌細胞(MCF-7)膜融合，制備了紅細胞-癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子(Melanin@RBC-M)，進一步增強腫瘤的光熱治療(如圖1所示)。

圖1 紅細胞-癌細胞膜包衣的黑色素納米粒子(Melanin@RBC-M)用于增強腫瘤的光熱治療。

  研究發(fā)現(xiàn)，融合的RBC-M雜化膜囊泡同時保留RBC和MCF-7細胞膜蛋白，且制備的Melanin@RBC-M復(fù)合納米粒子同時具有延長的血液循環(huán)時間和癌細胞同源靶向性。在雜化膜(RBC-M)中增加MCF-7膜組分可顯著增強Melanin@RBC-M納米粒子的同源靶向功能；而雜化膜中RBC膜組分的增加可有效減少巨噬細胞攝取Melanin@RBC-M復(fù)合納米粒子，延長其血液循環(huán)時間 (如圖2所示)。

圖2 a) 純黑色素納米粒子和紅細胞-癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子的磷鎢酸負染后的透射電鏡圖, 標尺為100 nm. b) 單個乳腺癌細胞和紅細胞-癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子共孵育后的共聚焦成像圖, 標尺為20 μm. c) 不同RBC與MCF-7膜蛋白比重的Melanin@RBC-M納米粒子在乳腺癌細胞中的流式直方圖. d) 紅細胞-癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子和純黑色素納米粒子的藥代動力學(xué)曲線. e) 紅細胞-癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子和純黑色素納米粒子對MCF-7腫瘤的抑制生長. f) 不同尺寸Melanin@RBC-M 納米粒子的光聲信號圖譜. g-h) 不同尺寸Melanin@RBC-M納米粒子分別在680 nm (g) 和800 nm (h) 激發(fā)波長下的光聲振幅值隨納米粒子濃度變化的曲線圖. i) 紅細胞-癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子(i.e. 124 nm)在腫瘤部位的超聲及光聲成像.

  動物實驗表明，由于實現(xiàn)了長循環(huán)和同源靶向之間的平衡，RBC與MCF-7膜蛋白重量比為1:1的混合膜修飾的Melanin@RBC-M復(fù)合納米粒子，相較于其它膜蛋白重量比的Melanin@RBC-M及純的黑色素納米粒子，表現(xiàn)出顯著增強的腫瘤部位富集和光熱治療效果：應(yīng)用808 nm近紅外光照10分鐘，在較低的光功率密度下(1 W/cm2)即可完全消除腫瘤。此外，體外光聲成像結(jié)果表明，隨著黑色素核粒子尺寸的增加(64 → 148 nm)，Melanin@RBC-M復(fù)合納米粒子具有增強的光聲信號，且在680 – 800 nm 范圍的激發(fā)波長下，光聲振幅值隨納米粒子的濃度線性增加，可用于定量測定Melanin@RBC-M在體內(nèi)的生物分布。這種雜化膜包衣納米顆粒的方法可增強納米粒子的功能性和可控性，有望推動納米技術(shù)更好的服務(wù)于個體醫(yī)療。

  相關(guān)研究成果已在線發(fā)表在Biomaterials上。論文第一作者為復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系博士后姜琴，高分子科學(xué)系楊武利教授和藥學(xué)院龐志清副研究員為該文章的共同通訊作者。

  詳情請見：

  Erythrocyte-cancer hybrid membrane-camouflaged melanin nanoparticles forenhancing photothermal therapy efficacy in tumors, Biomaterials 2019, 192: 292-308. 

  文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2018.11.021