3月26日,Chemical Society Reviews 在線發表了華中科技大學生命學院、國家納米藥物工程技術研究中心楊祥良教授、李子福教授以及甘璐教授的指導性評述論文(Tutorial review) “Influence of nanomedicine mechanical properties on tumor targeting delivery”,首次將納米藥物力學性能調控策略與“五得”原則相結合,深入揭示納米藥物力學性能對抗腫瘤藥物克服多重屏障、實現靶向輸送的重要作用。該文章被選為內封面文章 (Inside front cover).
近年來,研究人員發現納米載體能夠改善傳統化療藥物的藥代動力學以及生物分布,增強納米藥物腫瘤靶向性并降低化療藥物對正常組織的毒副作用。楊祥良教授團隊提出抗腫瘤納米藥物靶向策略的“五得”原則,即跑得動(long circulation)、停得下(tumor accumulation)、鉆得深(deep penetration)、進得去(cellular internalization)和放得出(drug release)。基于“五得”原則,楊祥良教授團隊通過調控納米載體的理化性質,包括粒徑、ζ電位、親疏水性、表面電荷等,優化納米藥物在各個階段的動力學行為;依此設計的納米藥物在動物實驗中均實現了更優異的抗腫瘤效果以及更低的毒副作用,相關研究成果發表在Advanced Science (2018, 2020)、Advanced Functional Materials (2020)、Nature Communications (2019)、Nano Letters (2018, 2019, 2019)、ACS Nano (2019)等學術期刊上。2019年5月20日,楊祥良教授、甘璐教授與黃波教授合作在生物醫學工程頂級期刊Nature Biomedical Engineering上發表論文The softness of tumour-cell-derived microparticles regulates their drug-delivery efficiency,指出腫瘤細胞來源微顆粒的力學性能如軟硬度、變形能力同樣顯著影響納米藥物的藥效學與藥動學行為,為納米藥物的設計提供了新策略。該成果被評為“華中科技大學2019年十大學術進展”,得到相關領域學者的高度認可。
基于這一重要研究進展,李子福教授、楊祥良教授課題組應化學頂級綜述期刊Chemical Society Reviews的邀請,總結并發表關于納米藥物力學性能對“五得”原則各個階段影響的指導性評述論文。首先,文章簡明扼要地介紹了力學性能在納米藥物研究領域已經引起關注。隨后,文章對比了幾種常用的力學檢測技術,并對比了各項技術的優勢與局限性。同時,文章介紹了九種常用的納米載體,如納米凝膠、聚合物膠束、圓柱形聚合物刷、二氧化硅納米膠囊、逐層自組裝膠囊、盤狀顆粒、納米囊泡、雜化納米粒、腫瘤細胞來源微顆粒,并闡明不同納米載體力學性能調控的方式。這為納米載體的力學設計及表征研究提供了有價值的參考。然后,詳細介紹并分析了納米藥物力學性能對長循環、腫瘤富集、深部滲透、細胞攝取以及藥物釋放,即“五得”各個階段所產生的影響。
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第一階段,軟的納米藥物更容易規避巨噬細胞的攝取,避免被單核吞噬細胞系統和網狀內皮系統清除,實現長循環并有更高的機會到達腫瘤部位。
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第二階段,軟的納米藥物與硬的相比,更傾向于富集在腫瘤部位,而在主要臟器中的富集量更低。
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第三階段,軟的納米藥物具有更優異的變形能力,可以穿過腫瘤細胞間的間隙實現深部滲透。
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第四階段,部分研究表明軟的納米藥物更容易被細胞攝取。但是,細胞攝取過程非常復雜,同時受到入胞途徑以及載體表面性質等因素的影響,需更進一步的研究。
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第五階段,軟的納米凝膠由于網絡密度稀疏,更容易釋放藥物,而其它類型的納米載體并未表現出明顯的力學性能依賴的釋藥行為。
最后,文章總結了力學性能對納米藥物輸送效率以及最終抗腫瘤效果的影響,對未來值得關注的六個問題進行了探討,并提出一些可行的解決方案。
華中科技大學生命學院在讀博士生李崢、肖晨以及博士后雍土瑩為該論文共同第一作者,楊祥良教授、李子福教授以及甘璐教授為共同通訊作者。該論文得到國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金、以及華中科技大學學術前沿青年團隊(生物力納米腫瘤學)等項目的資助。
論文鏈接:https://doi.org/10.1039/C9CS00575G
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