第一作者：Yunqi Guo
通訊作者：沈明武
通訊單位：東華大學(xué)
研究?jī)?nèi)容：
隨著癌癥死亡率的迅速上升，開發(fā)新型納米藥物以克服傳統(tǒng)小分子化學(xué)藥物的藥代動(dòng)力學(xué)限制從而用于臨床精確治療癌癥至關(guān)重要。新一代癌癥納米藥物的合理設(shè)計(jì)應(yīng)以提高其生物利用度和治療效果，減少其不良反應(yīng)，極大地提高患者的生活質(zhì)量為目標(biāo)，因此設(shè)計(jì)與生物膜系統(tǒng)和納米材料相結(jié)合的智能刺激響應(yīng)納米平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)腫瘤的高效成像和治療仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。癌細(xì)胞膜(CCM)可以維持癌細(xì)胞的同源粘附特性，并且可以通過(guò)生物工程開發(fā)具有良好同源靶向能力的藥物傳遞平臺(tái)；CDs的優(yōu)勢(shì)處在于它們不僅可以直接用作熒光成像探針和光熱療法和光動(dòng)力療法的治療劑，而且還可以用作化療藥物的載體。本文由東華大學(xué)報(bào)道了一種獨(dú)特的方法，考慮到CCM和CDs的優(yōu)點(diǎn)，基于氧化還原反應(yīng)的CDs的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)由制備氧化還原響應(yīng)性的黃色熒光碳點(diǎn)納米團(tuán)簇(y-CDCs)，通過(guò)負(fù)載抗癌藥物阿霉素(DOX)，并包被癌癥細(xì)胞膜(CCM)，用于腫瘤的精確熒光成像和同源靶向化療。設(shè)計(jì)的y-CDCs /DOX@CCM可能代表基于CDs的納米藥物配方的最新設(shè)計(jì)，用于其他腫瘤類型或疾病的治療。
要點(diǎn)一：
通過(guò)水熱法合成了y-CD，并與含有氧化還原敏感二硫鍵的半胱氨酸(Cys)交聯(lián)形成y-CD NCs (y-CDCs)。 在此之后，y-CDCs被物理加載DOX并表面涂覆CCM。 系統(tǒng)研究了y-CDCs /DOX@CCM配合物的刺激響應(yīng)熒光性質(zhì)和藥物釋放行為。并在體外對(duì)其同源靶向和免疫逃逸能力進(jìn)行了研究。 通過(guò)三維多細(xì)胞腫瘤球體(MCTSs)評(píng)估其大小依賴的穿透能力，并最終探討了體內(nèi)熒光成像和化療的潛力。
要點(diǎn)二：
所設(shè)計(jì)的納米平臺(tái)可以被賦予幾個(gè)獨(dú)特的功能: (1)所構(gòu)建的功能型y-CDCs由于其聚類結(jié)構(gòu)具有較高的載藥能力，同時(shí)由于CCM賦予的防污性和更大尺寸誘導(dǎo)的擴(kuò)增被動(dòng)靶向腫瘤，使其具有延長(zhǎng)血液循環(huán)和增強(qiáng)腫瘤積聚的能力；(2)氧化還原反應(yīng)解離y-CDs形成單個(gè)y-CDs，可動(dòng)態(tài)“開啟”腫瘤的熒光成像，提高腫瘤的穿透能力，并在腫瘤部位快速釋放DOX，用于增強(qiáng)腫瘤化療；(3) CCM的涂層也使納米平臺(tái)具有同源靶向和免疫逃逸能力，用于增強(qiáng)腫瘤治療。
圖1：用于增強(qiáng)腫瘤治療的氧化還原反應(yīng)性y-CDCs /DOX@CCM形成示意圖。
圖2: (a) y-CDs，(b) y-CDCs，(c) y-CDCs /DOX@CCM的TEM圖像。(d) y-CDs的熒光激發(fā)光譜(左)和y-CDs在不同激發(fā)波長(zhǎng)下的發(fā)射光譜(右)。(e)傅里葉變換紅外y-CDs和y-CDCs的FTIR光譜。(f) y-CDs、y-CDCs和y-CDCs /DOX的紫外-可見光譜。(g)十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)分析y-CDCs /DOX、CCM和y-CDCs /DOX@CCM。(h) y-CDCs /DOX或y-CDCs /DOX@CCM孵育2小時(shí)后BSA在278 nm處的吸光度下降。(i) y-CDCs /DOX@CCM分散在水、鹽水或RPMI 1640培養(yǎng)基(含10%胎牛血清(FBS))中，不同儲(chǔ)存時(shí)間的流體力學(xué)大小。對(duì)于(h)和(i)，每個(gè)樣本n = 3。
圖3：(a) y-CDCs /DOX@CCM在環(huán)境惡化中分離的示意圖。(b) y-CDCs /DOX@的TEM圖像有10毫米谷胱甘肽存在的CCM。(c) y-CDs、y-CDCs、y-CDCs /DOX、y-CDCs /DOX@CCM和y-CDCs /的熒光發(fā)射光譜DOX@CCM用10mm谷胱甘肽(GSH)處理(插圖:不同NPs水溶液在紫外光照射下的熒光照片)。(d) y-CDCs /DOX和y-CDCs /DOX@CCM在pH 7.4/5.5、有無(wú)GSH (10 mM)條件下的累積DOX釋放譜(n = 3)。
圖4：(a)經(jīng)氧化還原不敏感的y-CDs、y-CDCs或y-CDCs @處理后的B16 mcts的CLSM圖像和(b)熒光強(qiáng)度譜當(dāng)y-CDCs濃度為7 μg/mL時(shí)，CCM作用6 h(每組標(biāo)尺為50 μm)。(c)靜脈注射y-CDs、y-CDCs或y-CDCs@CCM后不同時(shí)間點(diǎn)B16異種移植裸鼠體內(nèi)熒光圖像。(d)注射y-CDs、y-CDCs或y-CDCs@CCM(1)心臟后90分鐘小鼠主要器官和腫瘤的體外熒光圖像;(2)肝;(3)脾;(4)肺;(5)腎臟;(6)腫瘤)。(e)注射y-CDs、y-CDCs或y-CDCs@CCM后90min小鼠腫瘤切片的免疫熒光圖像(每片比例尺為40 μm)。藍(lán)色、紅色和黃色熒光信號(hào)分別來(lái)自DAPI染色的細(xì)胞核、抗CD34-PE染色的血管和y-CDs的熒光。
圖5：(a)體內(nèi)腫瘤化療示意圖。(b)各組小鼠治療14天后的腫瘤重量和(c)對(duì)應(yīng)的具有代表性的腫瘤照片。(d)不同組荷瘤小鼠的相對(duì)腫瘤體積和(e)荷瘤小鼠的相對(duì)體重與治療后時(shí)間的關(guān)系。(b)、(d)、(e)，每組n = 8。(f)各組小鼠治療14天后蘇木精伊紅(Hematoxylin and eosin, H&E)和TdT介導(dǎo)的dUTP末端標(biāo)記(TUNEL)染色。每個(gè)面板中的比例尺代表100 μm。
參考文獻(xiàn)
Y. Guo, Y. Fan, G. Li, Z. Wang, X. Shi, M. Shen, “Cluster Bomb” Based on Redox-Responsive Carbon Dot Nanoclusters Coated with Cell Membranes for Enhanced Tumor Theranostics, ACS Appl. Mater. Interfaces, 13 (2021) 55815-55826.
