80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索:  
東華大學史向陽教授團隊:微流控合成纖連蛋白包覆的聚多巴胺納米復合物用于自補充腫瘤微環(huán)境調節(jié)和MR成像引導下的三模態(tài)聯合治療
2023-06-01  來源:高分子科技

  在靶向殺死癌細胞的同時對機體的正常組織和細胞無毒副作用,這在臨床實踐中仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。不同于正常組織,腫瘤微環(huán)境(TME)表現出諸多獨特的特征,包括弱酸性pH、缺氧、內源性過氧化氫(H2O2)、過量的谷胱甘肽(GSH)和免疫失衡,這可能既是腫瘤耐藥的主要因素,也是目前腫瘤治療的主要障礙。然而,從另一個角度來看,腫瘤在TME中獨有的特征也可能會成為改善腫瘤治療的一個充滿前景的突破口;瘜W動力學治療(CDT),作為一種高選擇性和內源性激活的治療方式,在腫瘤特異性治療中已經展現出巨大的潛力,并且能夠減少全身性毒副作用。特別是過渡金屬基納米材料在缺氧的TME下,解離的金屬離子與H2O2發(fā)生芬頓(Fenton)或類芬頓(Fenton-like)反應,生成羥基自由基(×OH,一種ROS),引發(fā)細胞凋亡,從而實現癌癥的CDT。然而,TME中過量的GSH2-10 mM)和內源性H2O2不足(100 mM)會分別通過有效消耗產生的ROS和阻礙ROS的大量生成,嚴重降低CDT的效果。因此,通過可控的TME調控或增強的ROS生成來提高CDT就顯得至關重要,并且基于CDT的多模態(tài)協同治療已在改善癌癥治療效果方面展現出巨大潛力。


  青蒿琥酯(ART)是傳統中藥青蒿素的一種衍生物,含有活性基團內過氧橋鍵,具有良好的抗癌活性和可忽略的毒副作用。值得注意的是,ART的內過氧橋鍵可被Fe2+還原,生成高毒性的超氧自由基(×O2-,一種ROS),造成胞內脂質過氧化物的積累、蛋白質和DNA的損傷,誘導癌細胞凋亡。因此,通過增加細胞內ROS和避免TMEH2O2的缺乏,ART已經被用于實現高效CDT,這可以很好彌補FentonFenton-like反應因TME內源性H2O2不足而導致ROS產量受限的缺陷。然而,疏水性、不穩(wěn)定性、較差的藥代動力學和生物利用度限制了ART在腫瘤治療中的臨床應用。盡管多種基于ART的納米平臺已被開發(fā)用于腫瘤治療,但仍然存在非特異性、單模態(tài)治療療效有限和僅由內源性Fe2+刺激生成的ROS不足等諸多問題,都極大地限制了其治療效果和轉化應用。


  此外,具有腫瘤特異性靶向能力的納米平臺可以通過改善納米藥物在腫瘤部位的積累來進一步提高抗腫瘤效果。纖連蛋白(FN)作為一種具有良好生物相容性的蛋白質,其中心細胞結合域含有Arg-Gly-Asp多肽序列,可以特異性地靶向avb3整合素過表達的腫瘤細胞。然而,簡單地制備具有多種成分、均一穩(wěn)定的“一體化”納米平臺用于腫瘤診療仍然存在巨大的挑戰(zhàn),這也延緩了納米醫(yī)學的臨床轉化進程。在納米平臺的化學合成方面,微流控技術通過控制反應動力學、反應液類型、液體混合方式和反應溫度等來精確控制多組分反應和納米平臺的組成、形貌和尺寸分布。并且,微流控技術已被用于制備各種用于腫瘤診療的基于孔硅、超小超順磁性氧化鐵、金和脂質的高質量納米平臺。特別是,為了高效地制備高質量納米平臺,通過調節(jié)側面入口和中間入口的流量比來引起微漩渦,實現輸入流體的快速混合,從而有效地封裝所有組分,得到高質量的納米平臺。


  為了制備高質量的納米平臺,用于自供應型持續(xù)調控TME,實現納米藥物的高效靶向遞送、磁共振(MR)成像和腫瘤的聯合治療,東華大學史向陽教授團隊基于微流控技術開發(fā)了FN包覆的負載ART的聚多巴胺鐵納米復合物(FDRF NCs)用于靶向MR成像引導的腫瘤化療/CDT/免疫治療聯合治療(圖1)。研究團隊以FN、ART、多巴胺鹽酸鹽(DA)和四水合氯化亞鐵為原料,基于微流控方法合成了尺寸均一的FDRF NCs。為了比較,研究團隊用牛血清白蛋白(BSA)替代FN,制備了FDRF NCs的類似物(FDRB NCs)。對比發(fā)現,FDRF NCs展現出更好的癌細胞攝取效果和腫瘤靶向能力。同時,FDRF NCs還具有良好的pH響應的藥物釋放性能和自補充增強的ROS生成能力。


1. FDRF NCs的微流控制備及其T1 MR成像引導的腫瘤化學-化學動力學-免疫三模態(tài)聯合治療的示意圖。


  研究團隊通過一系列表征證明了FDRF NCs具有良好的pH響應性藥物釋放性能、pH增強的T1 MR成像性能和雙途徑增強的ROS生成性能。然后通過CCK-8和細胞吞噬實驗證明,FN介導的對αvβ3整合素高表達的4T1細胞的靶向能力能夠明顯促進FDRF NCs的細胞攝取,有效改善FDRF NCs在癌細胞內的聚集。同時,不同濃度FDRF NCs的溶血率都低于5%的安全閾值,表明FDRF NCs具有良好的血液相容性(圖2)。


2. FDRF NCs在不同pHs條件下的水合粒徑(A)、FeB)和ARTC)的釋放曲線、T1 MR成像以及弛豫率r1D);MB在不同條件下隨時間的降解曲線E);MBFDRF NCs + pH 6.5 + H2O210 mM)條件下隨時間的降解情況F);不同材料處理的細胞活力檢測結果(GFDRB NCsFDRF NCs4T1細胞共孵育不同時間后對鐵的攝取情況(H);不同濃度FDRF NCs的溶血率(I)。


  隨后,研究團隊在體外探究了FDRF NCs的抗腫瘤活性和機制。研究結果表明,基于Fe2+介導Fenton反應和ART的還原分解雙途徑生成ROS,FDRF NCs能夠顯著提高癌細胞內ROS的含量。并且,通過Fe3+GSH的氧化,FDRF NCs能夠顯著降低癌細胞內的GSH水平。同時,Fe3+Fe2+之間的經典循環(huán)反應被實現,從而能夠持續(xù)調控TME,進一步誘導癌細胞內脂質過氧化物(LPO)的積累和激活凋亡通路誘導癌細胞凋亡(圖3)。并且,FDRF NCs能夠顯著誘導4T1細胞的免疫原性死亡(ICD),進一步熟化樹突細胞(圖4)。


3. 不同處理后4T1細胞內的ROS水平(A)、GSH水平(B)和LPO積累水平(C);以及4T1細胞凋亡情況(D)和凋亡相關蛋白Western-Blot圖(E)。


4. 不同處理后4T1細胞釋放ATP的水平(A、HMGB1的水平(B)和4T1細胞膜表面暴露CRT的水平(C-D;FDRF NCs處理的4T1細胞與樹突細胞共孵育示意圖(E);不同處理后樹突細胞的熟化情況(F)。


  研究團隊進一步研究了FDRF NCs4T1皮下瘤模型中的T1 MR成像性能和抗腫瘤性能。結果表明,該材料能夠在腫瘤部位聚集,并且展現出良好的T1 MR成像效果?鼓[瘤結果顯示,FDRF NCs聯合PD-L1抗體(A-PD-L1)能夠顯著誘導體內癌細胞壞死和凋亡,以及抑制腫瘤增殖,展現出最顯著的抗腫瘤效果,并明顯提高小鼠的生存率。另外,從肺部HE切片中可以觀察到,FDRF NCs的治療有效抑制了4T1癌細胞的肺轉移(圖5)。


5. 尾靜脈注射不同材料后小鼠體內T1 MR成像圖(A-B);FDRF NCs + A-PD-L1聯合治療的時間表C);治療結束后,不同組小鼠的相對腫瘤體積變化曲線(D生存率變化曲線(E相對體重變化曲線(F,腫瘤切片的HE、TUNELKi-67染色結果(G,以及肺切片的HE染色結果H)。


  最后,研究團隊進一步評估了FDRF NCs聯合A-PD-L1介導的免疫檢查點阻斷(ICB)對荷瘤小鼠體內抗腫瘤免疫響應的激活情況。研究結果表明,FDRF + A-PD-L1能夠促進CD4+輔助T細胞和CD8+細胞毒性T細胞的瘤內浸潤,下調瘤內免疫抑制調節(jié)性T細胞水平,從而逆轉免疫抑制TME,顯著增強抗腫瘤免疫治療。


6. 不同治療后,小鼠腫瘤組織切片的CD4+ T細胞和CD8+ T細胞的免疫熒光染色情況A);小鼠腫瘤部位的CD4+ T細胞和CD8+ T細胞的比例(B、Tregs的比例(C);小鼠血清中IL-6D)、TNF-aE)和IFN-gF)的細胞因子水平。


  簡言之,該研究設計的FDRF納米平臺的主要優(yōu)勢在于以下幾個方面:1通過微流控合成方法制備的高質量FDRF NCs,可以實現FN介導的ARTFe2+的靶向共遞送,顯著增強CDT效果;(2)通過Fe2+介導的ART還原/Fenton反應和Fe3+介導的GSH氧化反應之間的經典循環(huán)反應實現了自補充和持續(xù)的TME調控,能夠實現放大的ICD介導的免疫細胞激活;(3)通過A-PD-L1介導的ICB療法和增強的ICD介導的免疫激活的聯合,FDRF NCs可以實現腫瘤的精準診療。


  以上研究成果以“Microfluidic synthesis of fibronectin-coated polydopamine nanocomplexes for self-supplementing tumor microenvironment regulation and MR imaging-guided chemo-chemodynamic-immune therapy”為題,發(fā)表于國際著名期刊Materials Today BioDOI: 10.1016/j.mtbio.2023.100670)。東華大學生物與醫(yī)學工程學院博士研究生楊瑞為第一作者,東華大學史向陽教授為通訊作者。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目、上海市科委等項目的資助。


  論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2023.100670

版權與免責聲明:中國聚合物網原創(chuàng)文章?锘蛎襟w如需轉載,請聯系郵箱:info@polymer.cn,并請注明出處。
(責任編輯:xu)
】【打印】【關閉

誠邀關注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞