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为解决声敏剂 Ce6 solubility 差、off-target 效应及 SDT 单独治疗不足等问题,研究人员开展 Ce6@QAS 纳米气泡(NBs)研究。结果显示其具超声触发成像等效果,可诱导 ICD,抑制肿瘤生长,为 melanoma 治疗提供新策略。
在对抗威胁人类健康的恶性肿瘤大军中,黑色素瘤堪称皮肤癌领域的 “杀手级” 存在。其不仅恶性程度高、易转移,且随着全球老龄化加剧与环境变化,发病率呈显著上升趋势。传统治疗手段如手术、放化疗对晚期转移性黑色素瘤效果有限,新兴的光动力疗法(PDT)虽展现出非侵入性优势,但受限于光穿透深度不足,难以作用于深层肿瘤。声动力疗法(SDT)凭借超声更深的组织穿透能力成为新希望,然而声敏剂如二氢卟吩 e6(Ce6)存在水溶性差、肿瘤特异性不足等问题,且单一 SDT 疗法往往难以彻底清除肿瘤细胞,如何提升治疗精准性与有效性成为亟待攻克的科学难题。
为突破上述瓶颈,四川大学华西医院的研究人员开展了一项极具创新性的研究,相关成果发表在《Biomaterials》。他们设计开发了一种新型肿瘤微环境响应型纳米气泡 ——Ce6@季铵盐(QAS)纳米气泡(NBs),旨在通过多模态成像引导,将声动力疗法与细胞膜破坏疗法相结合,为黑色素瘤的诊疗一体化提供新策略。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:通过改进的水包油乳液法制备具有核壳结构的 Ce6@QAS NBs,利用化学交联技术提升纳米泡的稳定性;运用超声成像与光声成像(PA)技术对纳米泡在体内外的成像性能进行评估;借助细胞计数试剂盒 - 8(CCK-8)实验、活性氧(ROS)检测等方法探究纳米泡的体外抗肿瘤机制;通过建立黑色素瘤动物模型,观察纳米泡在体内的肿瘤抑制效果及免疫激活效应。
合成与表征
研究通过改进的水包油乳液法成功制备了具有核壳结构的 QAS NBs 及 Ce6@QAS NBs。采用化学交联技术解决了组装不稳定的问题,所制备的纳米泡在体内外均表现出优异的稳定性。通过一系列表征手段证实了季铵盐(QAS)成功构建于纳米泡外壳,且 Ce6 有效负载于纳米泡核心,为后续功能研究奠定了基础。
体外抗肿瘤效果
体外实验结果表明,Ce6@QAS NBs 在超声辐射下展现出显著的肿瘤细胞杀伤能力。其作用机制主要包括两方面:一方面,QAS 外壳可通过静电作用吸附于肿瘤细胞表面,凭借其两亲性结构插入细胞膜,破坏细胞膜完整性,直接导致细胞死亡;另一方面,负载的 Ce6 在超声作用下产生活性氧(ROS),通过氧化应激反应诱导肿瘤细胞凋亡。此外,实验证实经 Ce6@QAS NBs 处理的肿瘤细胞发生了免疫原性细胞死亡(ICD),这为激活机体抗肿瘤免疫应答提供了前提。
体内成像与治疗效果
体内研究显示,Ce6@QAS NBs 具有出色的超声触发成像与光声成像能力,可清晰显示肿瘤部位并监测药物分布,实现了影像介导的声动力治疗。在黑色素瘤动物模型中,与单纯超声组、Ce6@QAS NBs 组等对照相比,Ce6@QAS NBs 联合超声组的肿瘤生长受到显著抑制,肿瘤体积增长速度明显减缓,表明其在体内具有优异的抗肿瘤效果。
免疫激活效应
进一步研究发现,Ce6@QAS NBs 治疗后,肿瘤微环境中免疫相关分子表达发生显著变化,如钙网蛋白(CRT)等 ICD 相关标志物表达上调,同时肿瘤浸润免疫细胞数量增加,尤其是细胞毒性 T 淋巴细胞(CTLs)的浸润显著增强,证实了该纳米泡可有效激活机体的抗肿瘤免疫应答,逆转肿瘤的免疫抑制微环境。
综上所述,该研究成功开发的 Ce6@QAS NBs 集多模态成像与协同治疗功能于一体,通过声动力疗法与细胞膜破坏疗法的双重作用,不仅显著提升了对黑色素瘤的治疗效果,还通过诱导免疫原性细胞死亡激活了机体的抗肿瘤免疫应答,为黑色素瘤的精准诊疗提供了一种极具潜力的新策略。其创新性在于将超声触发的药物递送系统与细胞膜破坏机制相结合,巧妙解决了声敏剂递送与肿瘤治疗特异性的难题,同时通过多模态成像实现了治疗过程的实时监测,为肿瘤的诊疗一体化提供了新的技术范式。该研究成果不仅在黑色素瘤治疗领域具有重要突破,也为其他实体肿瘤的治疗提供了新思路,有望推动声动力治疗与纳米医学的临床转化进程。