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東華大學(xué)陳志鋼教授團(tuán)隊(duì)《ACS AMI》：酶響應(yīng)聚合物納米顆粒用于內(nèi)-外源動(dòng)態(tài)刺激下的腫瘤治療

2022-06-30 來源：高分子科技

關(guān)鍵詞：內(nèi)-外源刺激聚合物納米材料酶降解透明質(zhì)酸抗腫瘤

聚合物納米材料具有高生物相容性、可控藥物釋放、選擇性腫瘤積聚等優(yōu)點(diǎn)，在癌癥治療中獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。其中一部分聚合物納米材料可響應(yīng)內(nèi)刺激源(谷胱甘肽、活性氧、過表達(dá)酶)，另一部分則響應(yīng)外刺激源(光、聲、磁等)。可同時(shí)響應(yīng)多內(nèi)刺激源和多外刺激源的聚合物納米材料具有協(xié)同效應(yīng)，研究多內(nèi)-外源刺激與聚合物納米材料之間的相互作用對(duì)腫瘤安全高效診療十分重要。

圖1 多內(nèi)-外源刺激響應(yīng)聚合物納米顆粒的腫瘤治療示意圖

近期，東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陳志鋼教授團(tuán)隊(duì)合成了具有多內(nèi)-外源刺激的聚合物納米材料(DOX@HPNAs), 探究了多內(nèi)-外源刺激與聚合物納米材料之間的相互作用，從而引導(dǎo)腫瘤多模式治療(圖1)。

合成的HPNAs顆粒水和動(dòng)力學(xué)尺寸約為90 nm，與透明質(zhì)酸酶(HAase)培養(yǎng)24 h后觀察不到明顯的大顆粒，具有酶響應(yīng)降解的性能，并且降解效率隨著pH的降低而明顯增加。此降解過程不僅是納米組裝體的解離，同時(shí)也存在著分子和能量層面上的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。在分子層面上，HAase 可以使二糖D-葡萄糖醛酸(GlcUA)和N-乙酰-D-葡萄糖胺(GlcNAc)單元之間的β-1,4糖苷鍵水解，使透明質(zhì)酸主鏈斷裂；在能量層面上，降解可以使HPNAs釋放聚集的PpIX部分，增強(qiáng)輻射躍遷從而實(shí)現(xiàn)熒光恢復(fù) (圖2)。

圖2 酶降解過程中聚合物納米顆粒在納米-分子-能量層級(jí)的動(dòng)態(tài)效果

在光照或超聲的激發(fā)下，降解后的HPNAs與降解前相比¹O₂的產(chǎn)生速率更高，這是由于降解可以使得在納米顆粒內(nèi)部產(chǎn)生的¹O₂得到釋放，并且避免了由于ACQ抑制¹O₂產(chǎn)生速率的問題(圖3a-e)。負(fù)載化療藥物阿霉素(DOX)后，DOX@HPNAs可通過pH降低、機(jī)械振動(dòng)和酶降解的激發(fā)下釋放DOX(圖3f-j)。該納米系統(tǒng)在高效光動(dòng)力療法、高組織穿透性的聲動(dòng)力療法和持續(xù)性化療中展現(xiàn)出了協(xié)同治療的效應(yīng)，從而誘導(dǎo)癌細(xì)胞顯著壞死和凋亡，比單一或雙模式治療具有更高的腫瘤體積抑制率。

圖3 聚合物納米顆粒的酶降解增強(qiáng)光-聲效應(yīng)、三模式藥物釋放性能

該成果以“Dynamic effects of endo-exogenous stimulations on enzyme-activatable polymeric nanosystems with photo-sono-chemo synergy”為題目發(fā)表于《ACS AMI》(DOI: 10.1021/acsami.2c05276)。文章第一作者為東華大學(xué)博士生邱璞，通訊作者為陳志鋼教授和余諾博士，該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。該團(tuán)隊(duì)在過去三年中，針對(duì)癌癥診療面臨的難題，提出了按需自組裝-解組裝策略 (Bioact. Mater. 2022, 18, 242)，仿生偽裝全路徑優(yōu)勢(shì)策越 (Nano Today 2022, 43, 101427)，光毒性抑制方法(ACS Nano 2021, 15, 19793)，超小尺寸構(gòu)筑(Adv. Healthc. Mater. 2021, 10, 2100703)，金屬有機(jī)納米框架材料設(shè)計(jì)(ACS Appl. Mater. Inter. 2021, 13, 31440; Biomaterials 2020, 257, 120239)，為高效安全診療材料的開發(fā)提供了新思路。

論文信息：

Pu Qiu, Mengmeng Huang, Shiwen Wu, Mei Wen, Nuo Yu*, and Zhigang Chen* Dynamic Effects of Endo-Exogenous Stimulations on Enzyme-Activatable Polymeric Nanosystems with Photo-Sono-Chemo Synergy. ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, DOI: 10.1021/acsami.2c05276.

原文鏈接: https://doi.org/10.1021/acsami.2c05276

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（責(zé)任編輯：xu）

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