用于女性健康的pH-温度双重响应聚合物纳米颗粒：对宫颈癌和卵巢癌细胞的双重作用

《ACS Applied Materials & Interfaces》：pH-Thermo Dual-Responsive Polymeric Nanoparticles for Women’s Health: Dual Action Against Cervical and Ovarian Cancer Cells

pH-和温度双响应纳米载体通过RAFT聚合实现靶向递送，显著提高卵巢癌和宫颈癌中5-FU的疗效，具有低毒性和可控释放特性。

　　在现代医学研究中，针对肿瘤微环境特异性设计的智能纳米载体正逐渐成为提高癌症治疗选择性的关键策略。这类纳米载体能够对特定的生理条件作出反应，从而实现更精准的药物释放，减少对健康组织的损害。在这一背景下，本研究开发了一种具有双重响应特性的聚合物纳米颗粒，旨在提升对妇科癌症的治疗效果。该纳米颗粒设计利用了pH响应性和热响应性，能够根据肿瘤环境中的酸性条件和温度变化进行调控，实现药物在肿瘤部位的靶向释放。

研究团队采用了一种称为可逆加成-碎片化链转移（RAFT）的聚合方法，合成了一类新型的两亲性嵌段共聚物。这些共聚物由甲基丙烯酸（MAA）和N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）组成，其中MAA提供了pH响应性，而NIPAM则赋予了热响应性。通过调节NIPAM和EG2MA的摩尔比例，研究人员成功地将纳米颗粒的临界溶解温度（LCST）调整到了30–40 °C之间，这一温度范围与人体生理环境以及肿瘤组织的温度特性相吻合。这样的设计使得纳米颗粒能够在特定的温度条件下发生结构变化，从而释放内部的药物。

为了确保纳米颗粒的稳定性和高效的药物封装能力，研究中使用了一种十二烷基功能化的链转移剂（CTA）。这种CTA在RAFT聚合过程中被共价结合，不仅促进了纳米颗粒的自组装，还增强了其对药物的包裹能力。通过这种结构设计，纳米颗粒能够在水性环境中形成稳定的核壳结构，从而有效封装多种类型的药物，包括亲水性和疏水性药物。这种结构的稳定性对于实现药物在体内长时间的释放和减少药物的非特异性释放至关重要。

在药物释放实验中，研究人员使用了两种模型药物：荧光素异硫氰酸酯（FITC）和5-氟尿嘧啶（5-FU）。这些药物在纳米颗粒中的释放行为被详细研究，结果表明，当温度超过LCST时，纳米颗粒会经历明显的体积收缩，从而促进药物的释放。同样，在pH低于6的条件下，MAA的质子化导致纳米颗粒结构的不稳定，进一步促进了药物的释放。这种双重响应机制使得纳米颗粒能够在肿瘤微环境中实现精确的药物释放，而不会在正常组织中发生不必要的释放。

为了验证纳米颗粒在体内的生物相容性和细胞摄取能力，研究人员在HeLa和OVCA433这两种妇科癌症细胞系中进行了实验。结果显示，纳米颗粒在这些细胞中表现出良好的生物相容性，同时能够快速被细胞吸收。此外，与游离药物相比，装载了5-FU的纳米颗粒在降低细胞存活率方面表现出显著的优势，尤其是在OVCA433细胞中。这表明，通过纳米载体进行的药物输送能够有效克服肿瘤细胞对5-FU的天然抗性，提高其治疗效果。

进一步的实验表明，纳米颗粒的结构在pH和温度变化下表现出高度的可逆性和响应性。通过动态光散射（DLS）和紫外-可见分光光度法（UV–vis）等技术，研究人员能够精确测量纳米颗粒的尺寸变化和光学性质的变化，从而验证其在不同环境下的响应行为。此外，通过原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）等方法，研究团队还确认了纳米颗粒的形态特征，包括其球形结构和均匀的分布。

在药物释放动力学研究中，研究人员采用Korsmeyer–Peppas模型对药物释放行为进行了分析。该模型能够有效描述药物从纳米颗粒中释放的过程，揭示了药物释放与时间之间的关系。模型计算出的扩散指数（n）在0.26到0.40之间，表明药物释放主要受扩散控制，而非其他机制。这种模型的应用有助于进一步优化纳米颗粒的结构，以实现更理想的药物释放曲线。

此外，研究团队还利用芘作为荧光探针，评估了纳米颗粒在不同条件下的释放效率。芘具有较强的疏水性，能够在纳米颗粒的疏水核心中有效聚集，从而作为评估热和pH响应性释放的敏感指标。实验结果表明，在酸性pH和较高温度的共同作用下，芘的释放显著增强，进一步验证了纳米颗粒的双重响应特性。

本研究的成果为妇科癌症的精准治疗提供了新的思路。通过设计具有双重响应特性的纳米载体，研究人员成功实现了药物在肿瘤微环境中的靶向释放，提高了治疗效果，同时减少了对正常组织的副作用。这种纳米载体的结构设计不仅考虑了药物的封装和释放机制，还关注了其在生理环境中的稳定性和生物相容性。研究结果表明，这些纳米载体在体内具有良好的应用前景，特别是在需要在特定温度和pH条件下释放药物的治疗场景中。

值得注意的是，尽管HeLa细胞对5-FU表现出较高的敏感性，但通过纳米载体进行的药物输送仍然显示出一定的优势。这表明，纳米载体能够通过改变药物在细胞内的分布和释放速率，进一步增强其治疗效果。然而，对于某些对5-FU具有天然抗性的细胞系，如OVCA433，纳米载体的使用则显得尤为重要，因为它们能够有效克服抗药性机制，如胸苷酸合成酶（TS）的过表达和ATP结合盒（ABC）转运蛋白家族的主动外排作用。

总的来说，这项研究展示了双重响应纳米载体在妇科癌症治疗中的巨大潜力。通过精确调控纳米颗粒的响应特性，研究人员能够实现药物在肿瘤部位的高效释放和精准输送。这些纳米载体不仅具备良好的生物相容性和细胞摄取能力，还能显著提高药物的治疗效果。未来的研究将进一步探索这些纳米载体在临床前模型中的应用，如三维肿瘤球体和器官芯片系统，以更全面地评估其治疗效果，并为后续的体内实验奠定基础。