东华大学陈志钢教授团队《ACS AMI》：酶响应聚合物纳米颗粒用于内-外源动态刺激下的肿瘤治疗

2022-06-30 来源：高分子科技

聚合物纳米材料具有高生物相容性、可控药物释放、选择性肿瘤积聚等优点，在癌症治疗中独具优势。其中一部分聚合物纳米材料可响应内刺激源(谷胱甘肽、活性氧、过表达酶)，另一部分则响应外刺激源(光、声、磁等)。可同时响应多内刺激源和多外刺激源的聚合物纳米材料具有协同效应，研究多内-外源刺激与聚合物纳米材料之间的相互作用对肿瘤安全高效诊疗十分重要。

图1 多内-外源刺激响应聚合物纳米颗粒的肿瘤治疗示意图

近期，东华大学材料科学与工程学院陈志钢教授团队合成了具有多内-外源刺激的聚合物纳米材料(DOX@HPNAs), 探究了多内-外源刺激与聚合物纳米材料之间的相互作用，从而引导肿瘤多模式治疗(图1)。

合成的HPNAs颗粒水和动力学尺寸约为90 nm，与透明质酸酶(HAase)培养24 h后观察不到明显的大颗粒，具有酶响应降解的性能，并且降解效率随着pH的降低而明显增加。此降解过程不仅是纳米组装体的解离，同时也存在着分子和能量层面上的动态效应。在分子层面上，HAase 可以使二糖D-葡萄糖醛酸(GlcUA)和N-乙酰-D-葡萄糖胺(GlcNAc)单元之间的β-1,4糖苷键水解，使透明质酸主链断裂；在能量层面上，降解可以使HPNAs释放聚集的PpIX部分，增强辐射跃迁从而实现荧光恢复 (图2)。

图2 酶降解过程中聚合物纳米颗粒在纳米-分子-能量层级的动态效果

在光照或超声的激发下，降解后的HPNAs与降解前相比¹O₂的产生速率更高，这是由于降解可以使得在纳米颗粒内部产生的¹O₂得到释放，并且避免了由于ACQ抑制¹O₂产生速率的问题(图3a-e)。负载化疗药物阿霉素(DOX)后，DOX@HPNAs可通过pH降低、机械振动和酶降解的激发下释放DOX(图3f-j)。该纳米系统在高效光动力疗法、高组织穿透性的声动力疗法和持续性化疗中展现出了协同治疗的效应，从而诱导癌细胞显著坏死和凋亡，比单一或双模式治疗具有更高的肿瘤体积抑制率。

图3 聚合物纳米颗粒的酶降解增强光-声效应、三模式药物释放性能

该成果以“Dynamic effects of endo-exogenous stimulations on enzyme-activatable polymeric nanosystems with photo-sono-chemo synergy”为题目发表于《ACS AMI》(DOI: 10.1021/acsami.2c05276)。文章第一作者为东华大学博士生邱璞，通讯作者为陈志钢教授和余诺博士，该工作得到国家自然科学基金等项目的资助。该团队在过去三年中，针对癌症诊疗面临的难题，提出了按需自组装-解组装策略 (Bioact. Mater. 2022, 18, 242)，仿生伪装全路径优势策越 (Nano Today 2022, 43, 101427)，光毒性抑制方法(ACS Nano 2021, 15, 19793)，超小尺寸构筑(Adv. Healthc. Mater. 2021, 10, 2100703)，金属有机纳米框架材料设计(ACS Appl. Mater. Inter. 2021, 13, 31440; Biomaterials 2020, 257, 120239)，为高效安全诊疗材料的开发提供了新思路。

论文信息：

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.

原文链接: https://doi.org/10.1021/acsami.2c05276

课题组网站：https://pilab.dhu.edu.cn/zgchen/main.psp

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻