多功能纳米平台IR/CP@BNP@HA通过光热-化学免疫联合疗法靶向清除大肠杆菌定植的结直肠癌

为解决结直肠癌中细菌定植导致的药物失活和免疫抑制问题，天津大学Maolin Li团队开发了具有ROS响应性的多功能纳米平台IR/CP@BNP@HA。该平台通过HAase触发的尺寸收缩/电荷反转实现深部肿瘤穿透，同步实现细菌清除、光热治疗(PTT)和化疗药物CPT精准释放，并激活树突状细胞(DC)成熟与T细胞浸润，为菌群相关肿瘤治疗提供新策略。

　　

结直肠癌作为全球高发恶性肿瘤，其特殊的肠道微环境常伴随致病菌如大肠杆菌的定植。这些细菌不仅通过β-葡萄糖醛酸酶等代谢酶导致化疗药物失活，还会形成免疫抑制性微环境，严重削弱现有疗法的效果。更棘手的是，传统抗生素难以穿透肿瘤组织，而过度使用可能破坏肠道菌群平衡。如何开发能同步清除肿瘤内细菌、增强药物递送效率并激活抗肿瘤免疫的多功能制剂，成为当前研究的重要挑战。

天津大学Maolin Li团队在《Biomacromolecules》发表的这项研究，创新性地构建了具有"壳-核"结构的纳米平台IR/CP@BNP@HA。其外层透明质酸(HA)可靶向肿瘤高表达的CD44受体，内核则采用壳聚糖双胍修饰的生物聚合物(BNP)负载化疗药物喜树碱(CPT)和近红外染料IR1048。该设计巧妙整合了细菌清除、深度穿透、刺激响应释药和免疫调控四大功能模块，为菌群相关肿瘤的联合治疗提供了全新思路。

关键技术包括：1) 采用乳化-溶剂挥发法制备ROS响应性纳米粒；2) 通过体外3D肿瘤球模型评估穿透能力；3) 建立大肠杆菌定植的CT26小鼠结直肠癌模型；4) 流式细胞术分析DC成熟标志物CD80/CD86；5) 激光共聚焦观察溶酶体逃逸过程。

【纳米平台的设计与表征】

研究团队首先通过FT-IR和¹H NMR证实了壳聚糖双胍(CS-BG)的成功合成。动态光散射显示IR/CP@BNP@HA的初始粒径为(158.7±3.2)nm，经HAase处理后缩小至(92.5±2.8)nm，同时Zeta电位从-18.6 mV反转为+24.3 mV。这种"尺寸-电荷双转换"特性使其在体外穿透深度达到(286.5±21.4)μm，较非响应性纳米粒提高2.3倍。

【细菌清除与溶酶体逃逸】

透射电镜观察到IR/CP@BNP@HA通过表面暴露的胍基破坏细菌膜结构，对大肠杆菌的清除率达(95.4±2.1)%。共聚焦成像显示，纳米粒在溶酶体pH环境下发生质子海绵效应，6小时内逃逸效率达(82.7±3.9)%，为CPT靶向释放至细胞核创造条件。

【协同治疗效果评估】

在细菌定植肿瘤模型中，IR1048介导的光热治疗(PTT)使局部温度升至54.3°C，联合CPT化疗使肿瘤抑制率达到(89.2±4.7)%。值得注意的是，治疗组肿瘤内CD8⁺ T细胞浸润量是对照组的3.8倍，证实了免疫激活效应。

【免疫调节机制】

ELISA检测显示IR/CP@BNP@HA处理后的肿瘤组织IFN-γ水平提升6.2倍。流式分析证实该纳米粒通过TLR4/NF-κB通路促进DC成熟，使CD80⁺CD86⁺ DCs比例从12.4%增至58.9%。

该研究突破性地实现了肿瘤内细菌清除-药物递送-免疫激活的三重功能协同。其创新价值体现在：1) 首次将胍基抗菌与ROS响应释药系统结合；2) 通过HAase触发的形态转变解决纳米药物穿透难题；3) 揭示了PTT诱导的免疫原性细胞死亡(ICD)与细菌清除的协同免疫激活机制。这种模块化设计策略为复杂肿瘤微环境的精准干预提供了普适性技术框架。