隨著納米技術的蓬勃發展，越來越多的納米材料被用來構建藥物載體以實現抗癌藥物在體內的精準遞送。相比于小分子藥物，納米藥物通常具有較低的毒副作用，并且能夠通過主動靶向或EPR效應更多地富集在腫瘤組織內。然而，在構建藥物遞送體系時，針對納米材料尺寸的設計往往存在一個悖論。一般來說，小的納米藥物具有較強的腫瘤穿透能力，但同時也容易被腫瘤組織快速清除，使得藥物累積不充分；大的納米藥物有助于延長藥物在瘤內的滯留時間，但卻難以滲透進入腫瘤組織內部。因此，為了同時實現納米藥物在腫瘤區域的長時間滯留和對深層腫瘤細胞的有效殺傷，構建一種“既能變大，又能變小”的智能響應納米藥物便顯得尤為重要。
日前，東南大學生物科學與醫學工程學院、生物電子學國家重點實驗室的吳富根教授課題組發展了一種尺寸和結構可變的雙重響應納米藥物。該納米材料由細胞裂解肽melittin（蜂毒肽）、近紅外光熱分子cypate和具有腫瘤靶向能力的透明質酸（HA）高分子通過自組裝形成。在pH 7.4環境中，該組裝體為粒徑約50 nm的納米球，這有助于實現納米藥物在血液中的長循環。當特異性靶向至腫瘤區域時，這種納米藥物會在瘤內微酸性環境（~pH 6.8）的觸發下從納米球原位轉變為納米纖維，這大大延長了藥物在腫瘤組織內的富集時間。此外，相關實驗結果還證明了該納米纖維的形成能夠抑制癌細胞的遷移和侵襲，從而有效緩解了腫瘤向肺部的轉移。進一步的，該課題組利用cypate等花菁類分子易發生光降解的特點，通過對腫瘤區域施加近紅外光照使得納米纖維重新變回為納米球（~25 nm），實現了納米結構的可逆轉變。體內實驗結果顯示，近紅外光照處理不僅極大增加了藥物的腫瘤穿透深度，并且展現出良好的光熱升溫效果，確保了該納米藥物對原發腫瘤組織的徹底清除。
圖1. 該納米藥物在腫瘤區域內實現雙重響應結構轉變的示意圖。
圖2. 該納米材料的相關表征結果。
圖3. 該納米藥物的體外細胞實驗結果。
圖4. 體外瘤球滲透深度的評價結果及該納米藥物對癌細胞遷移、侵襲等能力的影響。
圖5. 該納米藥物的體內分布結果及納米纖維在瘤內的表征結果。
圖6. 該納米藥物的體內抗癌效果評價。
相關研究成果以“Construction of Dually Responsive Nanotransformers with Nanosphere–Nanofiber–Nanosphere Transition for Overcoming the Size Paradox of Anticancer Nanodrugs”為題在線發表于近期的ACS Nano雜志上。東南大學的博士生賈浩然和祝雅璇為該論文的共同第一作者，東南大學的吳富根教授為該論文的通訊作者。
論文信息：Hao-Ran Jia#, Ya-Xuan Zhu#, Xiaoyang Liu, Guang-Yu Pan, Ge Gao, Wei Sun, Xiaodong Zhang, Yao-Wen Jiang, and Fu-Gen Wu*. Construction of Dually Responsive Nanotransformers with Nanosphere?Nanofiber?Nanosphere Transition for Overcoming the Size Paradox of Anticancer Nanodrugs. ACS Nano 2019, DOI: 10.1021/acsnano.9b05749.
