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当前纳米粒子用于癌症治疗存在循环稳定性差、易被免疫清除等问题。研究人员开发巨噬细胞膜修饰的近红外 II 区(NIR II)仿生纳米材料(CIN 和 CDN),用于协同化光热免疫治疗。结果显示其能有效杀伤癌细胞、激活免疫反应,为癌症治疗提供新策略。
在癌症治疗的战场上,传统的纳米粒子治疗手段就像陷入了重重困境的士兵。用聚乙二醇(PEG)基聚合物包裹的纳米粒子,本想着凭借 PEG 的特性,让纳米粒子在血液运输中稳定前行,顺利抵达肿瘤组织发挥作用。可现实却很残酷,人体的免疫系统对这些外来 “访客” 并不友好。体内产生的抗 PEG 抗体,就像一群 “捣乱分子”,严重影响了纳米粒子的稳定性;同时,纳米粒子作为异物,始终逃不过免疫系统的 “火眼金睛”,很快就会被免疫监视系统发现并清除,导致它们在血液中的循环时间短,难以在肿瘤组织中有效积累,治疗效果大打折扣。
为了解决这些棘手的问题,杭州师范大学的研究人员踏上了探索之旅,他们开展了一项极具创新性的研究。研究人员将目光聚焦在仿生纳米材料上,试图利用细胞的天然特性来突破现有困境。他们成功开发出一种基于巨噬细胞膜工程的近红外 II 区(NIR II)仿生纳米材料,这种材料结合了化疗(Chemotherapy)和光热疗法(Photothermal Therapy,PTT)的双重力量,还能激活机体对肿瘤的免疫反应。
研究人员通过微乳液和纳米沉淀技术,合成了负载 IR1061(一种近红外染料)和阿霉素(Doxorubicin,DOX)的纳米粒子,再用普朗尼克(F127)聚合物进行包裹,以增强其稳定性和生物相容性。最后,为了进一步延长纳米粒子的循环时间,降低被免疫系统发现的风险,他们将纳米粒子封装在巨噬细胞膜内,得到了定制化的纳米粒子 CIN 和 CDN。
在技术方法上,研究人员主要运用了微乳液和纳米沉淀技术来制备纳米粒子;通过一系列表征手段,如 UV-vis-NIR 吸收、荧光发射光谱、透射电镜(TEM)成像等对纳米粒子进行分析;利用体外细胞实验和体内动物实验,研究纳米粒子的细胞摄取效率、细胞毒性以及对肿瘤生长的抑制作用等。
研究结果表明:
- 纳米粒子的合成与特性:成功合成了负载 IR1061 和 DOX 的纳米粒子,并通过巨噬细胞膜修饰得到 CIN 和 CDN。这些纳米粒子具有良好的稳定性和生物相容性,能够有效逃避免疫系统的监视,延长在血液中的循环时间。
- 体外细胞实验:在体外实验中,CIN 和 CDN 对 4T1 乳腺癌细胞系表现出优异的细胞摄取效率和细胞毒性。在光热和化疗的双重作用下,肿瘤细胞的活力显著降低。这意味着纳米粒子能够精准地进入癌细胞内部,并高效地发挥杀伤作用。
- 体内治疗效果:在体内实验中,CIN 和 CDN 通过血液循环精准靶向肿瘤部位,在 PTT 和化疗的协同作用下,有效抑制了肿瘤的生长。治疗过程中,死亡的肿瘤细胞释放出抗原,激活了 CD4+和 CD8+T 细胞,从而刺激了机体的免疫反应。这表明该纳米材料不仅能够直接杀死癌细胞,还能调动机体自身的免疫系统来对抗肿瘤。
研究结论和讨论部分指出,这项研究成功开发的巨噬细胞膜伪装的 NIR-II 仿生纳米材料,在化光热治疗的背景下,能够有效刺激免疫反应,抑制肿瘤生长。无论是体外还是体内实验,都证明了 CIN 和 CDN 在癌症治疗方面的巨大潜力。这种结合化疗、光热疗法和免疫疗法的协同策略,为癌症治疗开辟了新的途径。它打破了传统单一治疗方式的局限,通过多种治疗手段的协同作用,增强了机体对肿瘤的免疫反应,有望为癌症患者带来更好的治疗效果和预后。该研究成果发表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》上,为相关领域的研究提供了重要的参考和借鉴,推动了癌症治疗技术的进一步发展。