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为解决术后残留肿瘤细胞导致的肿瘤复发问题,研究人员开展了以凝胶载体(GS-CT)负载姜黄素(Cur)和阿帕替尼(Apa)的研究。结果显示该载体能延迟术后残留肿瘤生长,这为癌症治疗提供了新的策略。
癌症,这个全球死亡率第二的 “健康杀手”,一直严重威胁着人类的生命健康。手术切除虽仍是早期实体肿瘤的首选治疗方式,但术后残留的肿瘤细胞却像一颗颗 “定时炸弹”,随时可能引发肿瘤在手术部位的种植和局部复发,大大增加了患者的治疗难度和死亡风险。同时,为了尽可能切除肿瘤而广泛去除周围健康组织,不仅破坏了器官和组织的结构与功能完整性,还可能引发如出血、感染等一系列术后并发症。因此,开发既能快速止血又能预防术后残留肿瘤生长的新型植入材料迫在眉睫。
浙江中医药大学第二临床医学院、浙江省人民医院等研究机构的研究人员勇挑重担,开展了一项极具意义的研究。他们将基于纤维素的可凝胶聚合物(CT)与明胶海绵(GS)相结合,制备出一种新型凝胶载体,用于填充手术切除腔,期望借此延缓术后残留肿瘤的生长。研究结果令人振奋:这种凝胶载体系统不仅生物相容性良好,而且能有效调节姜黄素(Cur)和阿帕替尼(Apa)的释放,促进药物在肿瘤部位的积累,显著延缓了术后残留肿瘤的生长,为癌症治疗带来了新的希望。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为该领域的进一步探索提供了重要参考。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先,通过特定的化学合成方法制备了 CT 聚合物,并将其与明胶海绵结合制成凝胶载体。接着,利用扫描电子显微镜(SEM)观察凝胶的微观结构;采用离心、干燥称重等实验操作测定凝胶的含水量和侵蚀行为。在动物实验方面,构建了小鼠腹膜和皮下肿瘤模型,进行体内安全性评价、荧光成像以及肿瘤复发治疗实验,并通过 H&E 染色和免疫组化(IHC)对肿瘤组织进行分析。
凝胶制备与表征
研究人员先对纤维素进行羟丙基化和甲基化,再通过极性非质子溶剂介导的酯交换反应合成 CT。SEM 图像显示,CT 凝胶形成了致密的结构和多孔微结构,这有利于捕获药物并实现其持续释放。而明胶海绵本身具有高度多孔性,当 CT 凝胶掺入后,整体结构变得更致密,多孔性降低,使得药物分子扩散速度减慢,进一步保障了药物的缓释效果。
药物释放与动力学研究
研究测定了 Cur 和 Apa 在不同载体中的包封率(EE),结果显示 CT-CA 凝胶、明胶和明胶 - CT 凝胶对两种药物的包封率各有差异。由于药物的疏水性,包封率相对较低。在不同 pH 条件下研究药物释放模式发现,凝胶载体在 pH 6.4 和 7.4 时均呈现持续且较低的释放速率。通过对释放数据进行多种动力学模型拟合,发现药物释放更符合 Higuchi 模型,遵循 Fickian 到非 Fickian 的释放机制,表明药物主要通过扩散以及聚合物基质的松弛从凝胶中释放出来。
体内安全性评价
将 GS-CT 材料植入健康 C57BL/6 小鼠的腹膜下,在 16 天的监测期内,观察到小鼠体重增加,且与对照组无明显差异。同时,对小鼠的心、肝、脾、肺、肾进行 H&E 染色,未发现明显的形态学变化,这充分证明了 GS-CT 材料具有良好的生物相容性和低毒性。
体内荧光成像
为了监测药物在体内的动态释放和分布,研究人员用近红外染料 DiR 模拟 GS-CT-CA 和 GS-CA 进行实验。结果显示,DiR-GS-CT-CA 在植入后 21 天仍能观察到清晰的荧光信号,而 DiR-GS-CA 的荧光信号在 14 天后就变得很弱,21 天时已无法观察到。这表明 CT 能够有效介导药物在小鼠模型中的积累和持续释放。
GS-CT-CA 延缓腹腔肿瘤模型术后残留肿瘤生长
研究人员建立了 MB49 细胞诱导的腹腔残留肿瘤模型,模拟手术切除后残留肿瘤的情况。实验结果表明,空白组在术后第 6 天肿瘤复发率达到 100%,GS-CT 组在第 10 天达到 100%,而 GS-CT-CA 组在第 8 天的肿瘤复发率仅为 20%,到第 16 天才达到 100%。在第 16 天,GS-CT-CA 组的肿瘤体积和重量最小,小鼠体重明显高于空白组。H&E 染色显示该组肿瘤坏死区域更明显,免疫组化染色发现其肿瘤组织中 CD8+T 细胞显著增加,说明 GS-CT-CA 可能通过诱导肿瘤细胞坏死和促进 CD8+T 细胞浸润来延缓肿瘤生长。
GS-CT-CA 延缓皮下肿瘤模型术后残留肿瘤生长
为进一步验证 GS-CT-CA 的效果,研究人员建立了皮下残留肿瘤模型。结果再次证实,GS-CT-CA 组的肿瘤生长最慢,复发率最低。在实验结束时,该组小鼠体重增加最多,H&E 染色和免疫组化分析同样显示出肿瘤坏死区域增多和 CD8+T 细胞增加的现象,进一步确认了 GS-CT-CA 能有效延缓术后残留肿瘤生长。
综上所述,研究人员成功制备了由可凝胶聚合物与明胶海绵组成的药物递送系统,实现了姜黄素和阿帕替尼在肿瘤部位的有效递送,并显著延缓了术后残留肿瘤的生长。该系统具有良好的生物相容性和可控的药物释放特性,为癌症的术后治疗提供了一种安全有效的新选择。不过,目前该研究仍处于临床前阶段,未来还需要更多的临床研究来验证其在人体中的有效性和安全性,期待这一成果能早日应用于临床,为广大癌症患者带来福音。