细胞膜包覆的智能四氧化三铁纳米团簇的制备及其肿瘤诊疗应用

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精准诊断和高效治疗是提高肿瘤患者生存率的有效途径。其关键技术—设计新型纳米载体平台以克服生物系统中存在的一系列生理或病理障碍,将造影剂或/和治疗剂高效地输送至肿瘤组织依然存在着巨大的挑战。为了减少在血液循环中被网状内皮系统的吞噬和增加在肿瘤组织中对肿瘤细胞的特异性吸附,通常对纳米载体分别进行亲水性聚合物(或两性离子)和主动靶向试剂(如叶酸、RGD多肽等)的修饰,然而其富集依然不是特别理想,且容易触发体内的免疫反应。近年来,为了获得更好的富集效果,研究者们一方面设计出更优的纳米载体平台,如在纳米平台表面包覆具有生理活性的肿瘤细胞膜,同时赋予其血液循环中逃逸免疫清除和肿瘤部位肿瘤细胞靶向能力;另一方面对肿瘤微环境进行改造,如采用超声微泡破坏技术(UTMD)的瞬时声空效应使肿瘤细胞膜通透性增加,从而增强纳米药物的渗透。此外,研究者考虑利用特殊的肿瘤微环境(如酸性和较高谷胱甘肽浓度等)设计智能纳米平台,使其以较大尺寸到达肿瘤组织,然后在肿瘤微环境的酸性或还原作用下解离,释放诊断剂或治疗剂,实施肿瘤的精准诊断和高效治疗。本研究中,我们首先制备了超小四氧化三铁的纳米簇(USIO NCs),并以此为平台负载肿瘤广谱化疗药物阿霉素(DOX),然后将肿瘤细胞膜(CM)包覆在载药纳米平台表面(USIO NCs/DOX@CM),最后结合UTMD技术,将USIO NCs/DOX@CM用于黑色素瘤(B16)肿瘤模型的双模态T2/T1 MR成像诊断和化疗研究。肿瘤细胞膜的包被赋予纳米平台逃避免疫系统的清除和精准靶向肿瘤部位的能力。纳米簇在肿瘤组织的p H响应解离能够加速DOX在肿瘤部位的释放,提高化疗药物的生物利用度;同时利用四氧化三铁纳米颗粒在尺寸>5nm时具有优良T2成像性能和<5 nm时则T1成像效果较好的特性,纳米簇在解离前实施T2成像,解离后实施T1成像。UTMD技术能够增强细胞膜的通透性,进一步促进肿瘤细胞对USIO NCs/DOX@CM的吞噬,提高纳米平台在肿瘤部位的成像和化疗效果。体外实验结果表明,制备的USIO NCs@CM具有良好的生物相容性和胶体稳定,负载盐酸阿霉素(USIO NCs/DOX@CM)后对B16细胞的生长表现出良好的抑制效果;在中性生理环境下USIO NCs/DOX@CM具有较高的r2/r1比值(7.29),在酸性条件下(p H=5.5)则具有较低的r2/r1比值(1.78),同时在酸性条件下DOX的释放也被加速。体内实验结果表明,USIO NCs/DOX@CM纳米平台能够在肿瘤部位实现精准的双模态T2/T1 MR成像,同时还能够有效地抑制肿瘤的生长。借助UTMD技术,可以进一步提高MR成像和化疗效果。设计合成的USIO NCs/DOX@CM的诊疗研究成果为发展新型的纳米平台用于肿瘤的精准递送、成像和靶向治疗提供了新的思路。
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