一种自组装的仿生纳米复合材料，结合缺陷增强压电性、近红外-II荧光及磁共振成像技术，用于超声触发下的皮下胶质瘤压电/化学动力学治疗

《Journal of Nanobiotechnology》：Self-assembled biomimetic nanocomposite integrating defect-enhanced piezoelectricity with NIR-II fluorescence and MR imaging for ultrasound-triggered piezo/chemodynamic therapy of subcutaneous glioma

　　

摘要

能够实现精准定位并控制深层组织治疗的多功能诊疗纳米平台至关重要。在此，我们介绍了一种自组装、经过缺陷工程设计的仿生纳米平台（CDMBBTO），该平台将压电材料与下转换纳米粒子（DCNPs）共同组装在聚合物基质中，避免了这两种成分之间的相互作用，从而使它们各自保持其固有特性，同时实现近红外荧光（NIR-II FL）/磁共振（MR）成像的双重功能，以及压电/化学动力学疗法（PZDT/CDT）的协同作用。由于缺陷工程带来的能隙调节，锰/铋共掺杂的压电BaTiO₃（MBBTO）纳米粒子的压电系数显著提高（比纯BTO高约5倍）。其中的Mn²⁺不仅能够催化类似芬顿的反应以持续抑制肿瘤生长，还能提供较强的T₂加权MR对比度。自组装的NIR-II发光DCNPs则可实现深层组织的光学成像，从而形成一体化的诊疗系统。对U87胶质瘤细胞膜的伪装处理使其具备靶向同类肿瘤的能力。体内双模态成像显示，该纳米平台可有效聚集在肿瘤部位，注射6小时后即可观察到NIR-II荧光和MR信号强度达到峰值。在超声激活作用下，CDMBBTO可通过产生活性氧物种和调节免疫反应来有效消除肿瘤，其表现为巨噬细胞极化（从M2型转变为M1型）以及促炎细胞因子（TNF-α和IL-6）的释放增加。这项研究证明了CDMBBTO是一种高效的纳米平台，可用于基于双模态成像引导、借助免疫反应强化的PZDT/CDT疗法，从而有效治疗胶质母细胞瘤。

图形摘要

能够实现精准定位并控制深层组织治疗的多功能诊疗纳米平台至关重要。在此，我们介绍了一种自组装、经过缺陷工程设计的仿生纳米平台（CDMBBTO），该平台将压电材料与下转换纳米粒子（DCNPs）共同组装在聚合物基质中，避免了这两种成分之间的相互作用，从而使它们各自保持其固有特性，同时实现近红外荧光（NIR-II FL）/磁共振（MR）成像的双重功能，以及压电/化学动力学疗法（PZDT/CDT）的协同作用。由于缺陷工程带来的能隙调节，锰/铋共掺杂的压电BaTiO₃（MBBTO）纳米粒子的压电系数显著提高（比纯BTO高约5倍）。其中的Mn²⁺不仅能够催化类似芬顿的反应以持续抑制肿瘤生长，还能提供较强的T₂加权MR对比度。自组装的NIR-II发光DCNPs则可实现深层组织的光学成像，从而形成一体化的诊疗系统。对U87胶质瘤细胞膜的伪装处理使其具备靶向同类肿瘤的能力。体内双模态成像显示，该纳米平台可有效聚集在肿瘤部位，注射6小时后即可观察到NIR-II荧光和MR信号强度达到峰值。在超声激活作用下，CDMBBTO可通过产生活性氧物种和调节免疫反应来有效消除肿瘤，其表现为巨噬细胞极化（从M2型转变为M1型）以及促炎细胞因子（TNF-α和IL-6）的释放增加。这项研究证明了CDMBBTO是一种高效的纳米平台，可用于基于双模态成像引导、借助免疫反应强化的PZDT/CDT疗法，从而有效治疗胶质母细胞瘤。

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