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东南大学葛丽芹教授/刘玲教授《ACS AMI》:可变形磁性液态金属纳米平台用于细胞内药物递送和磁共振成像引导微波热化疗
2024-02-26  来源:高分子科技

  近年来,抗癌药物输送系统已成为克服传统化疗局限性的一种有前景的方法,包括改善体内药物的生物分布和减少全身副作用。不幸的是,目前的递送系统仍面临靶向不足和肿瘤内药物释放有限等挑战。此外,由于细胞内溶酶体的酸性环境和内体中大量的酶,这些递送系统在被肿瘤细胞内化和随后的溶酶体隔离后易被降解和破坏,导致药物失活,影响治疗效果。因此,药物递送过程中药物分子及时的内体逃逸仍然是一个主要的瓶颈。微波热疗因其对生物组织的穿透深度深、加热效率高、副作用小,且易于与其他疗法联合使用成为近年来最有前途的技术之一。同时,与光刺激相比,微波也是触发产生活性氧用于肿瘤治疗的优质能源。这些独特的特征使得基于微波的疗法在治疗深部组织肿瘤方面比光热疗法更有吸引力。因此,微波热疗联合化疗是一种更有效的策略,相比单一疗法兼具热疗和药物化疗的双重优势,同时具有远程控制和按需释放药物的能力,增强癌症治疗效果。



  近日,东南大学生物科学与医学工程学院葛丽芹教授课题组和中大医院重症医学科刘玲教授合作,设计了一种新型微波响应可变形的磁性液态金属纳米平台,用于递送阿霉素化疗药物并促进药物分子的内体逃逸进行细胞内药物递送,通过微波激发热化疗以实现增强的抗癌治疗。


1基于可变形磁性液态金属纳米平台通过微波驱动的形状转换进行细胞内药物输送和磁共振成像引导的微波热化疗的示意图


  在这项工作中,该课题组鉴于之前功能化磁性液态金属增强微波吸收性能的结果,深入研究微波能量对液态金属可变形性能的影响。设计了一种微波响应可变形的磁性液态金属(MLM)纳米平台,可有效抑制乳腺癌荷瘤小鼠的肿瘤生长和肺部转移。 


2微波刺激磁性液态金属纳米平台的深层组织加热效应和形状转变效果 


3体内药物分布和磁共振成像引导的肿瘤诊断 


4. 磁性液态金属纳米平台的体内抗肿瘤和抗肺部转移效果 


5. 体内激活免疫效应重塑肿瘤微环境


  研究发现该纳米平台可以吸收和转换微波能量以增强热效应并驱动从纳米球到大棒的形状转变,这种由微波驱动的剧烈形状变化和体积增加能够导致细胞内体膜的物理破坏,诱导药物分子逃逸内体,从而实现受控药物释放。鉴于微波能量的深部组织穿透特性,这项研究为深部组织和肿瘤治疗中的精确药物输送提供了可能性。全身给药后,载药MLM纳米平台改善阿霉素药物在体内的血液循环时间和肿瘤位置的积累。同时,该纳米平台表现出灵敏的磁共振成像(MRI)功能,可用于成像引导治疗。此外,该纳米平台可以通过微波热化疗的协同增效将肿瘤相关巨噬细胞(TAM)从促肿瘤M2表型重新编程为抗肿瘤M1表型,激活免疫调节作用,将“冷”肿瘤变成“热”肿瘤,免疫抑制性肿瘤微环境(TME)被逆转,进一步启动T细胞介导的免疫反应,从而抑制肿瘤生长和肺转移。因此,这种精心设计的微波触发的可变形磁性液态金属纳米平台有望用于精确靶向药物输送和高效癌症治疗。


  该研究论文以Transformable Magnetic Liquid-Metal Nanoplatform for Intracellular Drug Delivery and MR Imaging-Guided Microwave Thermochemotherapy为题于20242月在《ACS Applied Materials & Interfaces发表,东南大学硕士生刘宗浩为第一作者,葛丽芹教授和刘玲教授为该论文共同通讯作者。


  原文链接: Zonghao Liu, Weikun Li, Xin Tan, Yueru Huang, Yinghua Tao, Ning Yang, Renqiang Yuan, Ling Liu, Liqin Ge. Transformable Magnetic Liquid-Metal Nanoplatform for Intracellular Drug Delivery and MR Imaging-Guided Microwave Thermochemotherapy. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2024.

  DOI: 10.1021/acsami.3c17891

  https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.3c17891

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(责任编辑:xu)
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