NIR编程的三模态巨噬细胞纳米载体实现小鼠肿瘤高效协同治疗

本文创新性地构建了一种近红外（NIR）光响应的智能巨噬细胞药物递送系统（ICG-CDDP@HMs@Macs），通过将载有吲哚菁绿-顺铂（ICG-CDDP）复合物的介孔硅纳米颗粒（MSNs-NH2）经透明质酸（HA）包覆后导入巨噬细胞，成功实现了肿瘤靶向递送、时空可控药物释放和免疫原性细胞死亡（ICD）激活的三重突破。该系统在体内外均展现出卓越的抗肿瘤效果及良好的生物安全性，为晚期肿瘤的精准治疗提供了新策略。

　　

引言

化疗仍是晚期不可切除肿瘤的主要治疗手段，但其疗效有限且对正常组织具有显著毒性。为克服传统化疗的局限性，研究者致力于开发新型药物递送系统，尤其是利用细胞载体和纳米材料策略。巨噬细胞作为肿瘤微环境中的主要细胞类型，具有天然的肿瘤趋向性，可像“特洛伊木马”一样有效靶向并浸润肿瘤组织。然而，化疗药物对载体细胞本身的细胞毒性副作用仍是挑战。

材料与方法

研究使用吲哚菁绿（ICG）和顺铂（CDDP）通过配位反应形成ICG-CDDP复合物，并将其负载到经透明质酸（HA）包覆的胺基修饰介孔硅纳米颗粒（MSNs-NH₂）中，形成ICG-CDDP@HMs。通过透射电镜（TEM）、动态光散射（DLS）、紫外-可见光谱（UV-Vis）和Brunauer–Emmett–Teller（BET）法对纳米颗粒进行了表征。利用小鼠单核巨噬细胞（RAW 264.7）和小鼠结肠癌细胞（CT26）进行体外实验，并建立BALB/c小鼠CT26结肠癌皮下移植瘤模型进行体内评价。

结果与讨论

纳米载体的表征与光热转换能力

成功合成了ICG-CDDP@HMs，其粒径约为100 nm，zeta电位为-51 mV，保留了ICG在783 nm的特征吸收峰。载药率为19.64%。在pH 7.4和5.0条件下，72小时内仅分别释放了10.3%和23.5%的ICG-CDDP，表现出良好的稳定性。而在pH 5.0并存在透明质酸酶（HAase）的模拟细胞微环境中，释放率显著提高至50.9%，证明了HA包覆的有效性。光热实验表明，ICG-CDDP@HMs在808 nm近红外激光（1.0 W/cm2）照射下能迅速产生高温（76 °C），且其光热转换能力未因与CDDP结合而受影响。

巨噬细胞的负载与功能

巨噬细胞能有效吞噬ICG-CDDP@HMs，形成ICG-CDDP@HMs@Macs。与游离的ICG-CDDP相比，ICG-CDDP@HMs处理组的巨噬细胞内ICG荧光强度在50 μg/mL和100 μg/mL浓度下分别显著提高了96%和49%，并且在48小时内保持了较高的滞留量。CCK-8实验证实，HMs包覆显著降低了ICG-CDDP对巨噬细胞的细胞毒性，保障了载体细胞的活力。Transwell实验表明，负载了ICG-CDDP@HMs的巨噬细胞仍能有效地向CT26肿瘤细胞条件培养基迁移，其迁移能力未被削弱。

体外光热响应与药物释放

经NIR激光照射后，ICG-CDDP@HMs@Macs悬浮液的温度迅速升高至122 °C。照射触发了巨噬细胞的裂解，导致近100%的ICG-CDDP在4小时内快速释放到上清液中，而未照射组的释放量仅为14%。细胞毒性实验表明，经NIR照射后的ICG-CDDP@HMs@Macs对CT26肿瘤细胞产生了浓度依赖性的显著杀伤效应。

体内靶向性与抗肿瘤效果

在小鼠模型中，尾静脉注射ICG-CDDP@HMs@Macs后48小时，通过小动物活体成像系统（IVIS）可在肿瘤部位观察到强烈的ICG荧光信号，证明了其优异的肿瘤归巢能力。对肿瘤部位进行NIR照射（808 nm, 1.5 W/cm2）后，局部温度在3分钟内迅速升高并维持在约60 °C的平台期。治疗实验显示，ICG-CDDP@HMs@Macs联合NIR照射治疗组的小鼠肿瘤生长受到显著抑制，肿瘤体积最小。肿瘤组织的H&E和TUNEL染色显示该治疗组肿瘤细胞密度最低，凋亡细胞最多。此外，该组小鼠血清中的干扰素-γ（IFN-γ）水平显著高于其他组。肿瘤组织的免疫组化染色显示，钙网蛋白（Calreticulin）和活性氧（ROS）水平显著升高，表明ICG在NIR照射下成功诱导了免疫原性细胞死亡（ICD），将“冷肿瘤”转变为“热肿瘤”，并引发了持久的抗肿瘤免疫应答。

生物安全性评价

治疗后第3天和第14天的小鼠血清生化指标（ALT, AST, CK, CK-MB, CREA, BUN）与PBS对照组相比无统计学差异。主要器官（心、肝、脾、肺、肾）的H&E染色切片也未观察到明显病理损伤，表明ICG-CDDP@HMs@Macs联合NIR照射具有良好的体内生物安全性。

结论

该研究成功开发了一种以巨噬细胞为载体、NIR光控的三模态协同治疗策略。该系统巧妙地整合了巨噬细胞的天然靶向性、纳米药物的高负载与可控释放特性、ICG的光热/光动力效应以及化疗药物的细胞毒性，实现了对肿瘤的精准打击、时空可控的药物释放和有效的免疫激活。该策略为克服传统化疗的局限性提供了创新性解决方案，在晚期肿瘤的精准治疗方面展现出巨大的临床转化潜力。未来的研究可进一步探索其在其他肿瘤模型中的普适性，并深入阐明其调控肿瘤免疫微环境的详细机制。