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AM/ACS Nano齐发:赵彦兵/杨祥良团队提出离散纳米组装策略改善光敏剂性能,增强全身抗肿瘤免疫响应,中国化工网,okmart.com
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AM/ACS Nano齐发:赵彦兵/杨祥良团队提出离散纳米组装策略改善光敏剂性能,增强全身抗肿瘤免疫响应
2022年01月17日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

2022年1月13日,华中科技大学生命学院/国家纳米药物工程技术中心赵彦兵/杨祥良团队在显著提高光敏剂量子产率,调控光疗抗肿瘤免疫响应方面取得系列突破,提出了光敏剂离散纳米组装新策略。相关成果发表在《Advanced Materials》和《ACS Nano》。哈佛医学院陶伟教授合作完成了其中部分工作中国化工网okmart.com


肿瘤的复发与转移是导致癌症患者死亡的主要原因,而免疫治疗对转移性肿瘤具有优异的抑制作用。采用多种物理化学方法(如近红外光、药物、放射线等)触发肿瘤细胞的免疫原性死亡(ICD),释放肿瘤相关抗原,增强杀伤性T细胞的肿瘤浸润是提高肿瘤免疫治疗效果的常用手段。如光热/光动疗法(PDT/PTT)是触发ICD效应、增强抗肿瘤免疫响应最为有效的疗法之一。然而,大部分光敏剂都面临聚集诱导猝灭(ACQ)和光漂白效应这两个不可调和的矛盾,光物理性能大大降低。这极大地限制了PDT/PTT激活抗肿瘤免疫响应以及肿瘤复发转移抑制的能力。当前主要采用复杂的化学接枝/偶联反应路线,引入大位阻基团或装载到纳米笼内等增加分子间距离的方法来克服ACQ效应。但这些策略往往忽视了分子间距离增大导致光敏剂耐光漂白性能降低问题。

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由于分子间距离对于光敏剂分子的ACQ效应和光漂白具有截然不同的作用,因此调控其纳米组装过程中的聚集程度成为优化ACQ和光漂白性能、最大程度激发ICD效应、增强抗肿瘤免疫响应,从而实现肿瘤复发转移有效抑制的关键突破口。为此,我们提出了离散纳米组装策略以调控光敏剂分子间距离。首先,利用温敏大分子间隔剂PES的分子组成和用量调控化疗药物顺铂金属离子与光敏剂吲哚菁绿(ICG)的配位共组装,所构建的离散纳米组装体Pt-ICG/PES在ICG与PES摩尔比(PES/ICG)为6.6时,表现出优异的PDT/PTT效应(单线态氧量子产率Φ∆ ≈ 0.8,比文献报道最大值高7~8倍),并与顺铂协同激发强烈的ICD效应,激活DC细胞和杀伤性T淋巴细胞,表现出了强大的肿瘤转移抑制能力。而且,利用PES的温敏性亲水-疏水转变特性, Pt-ICG/PES在静脉注射后,还实现了高效的光热靶向递送,增强其激光引导下的肿瘤定位蓄积。此外,Pt-ICG/PES还改善了肿瘤乏氧微环境,促进M2向M1型巨噬细胞逆极化,与杀伤性T淋巴细胞协同发挥全身肿瘤抑制效应。本工作首次表明离散纳米组装策略能成功地增强光敏剂全身静脉给药后肿瘤组织内的特异性ICD效应,改善PDT/PTT抑制肿瘤复发转移的作用。

参考文献:

H Zhao*, JB Xu, C Feng, JY Ren, L Bao, YB Zhao*, W Tao*, YL Zhao, XL Yang*. Tailoring Aggregation Extent of Photosensitizer to Boost Phototherapy Potency for Eliciting Systemic Antitumor Immunity. Advanced Materials

论文链接:

https://doi.org/10.1002/adma.202106390

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为考察离散纳米组装策略的普适性,我们又采用无毒的Mg2+和Ca2+离子成功构建了ICG离散负载的纳米聚集体ICG-DNA,同样调节大分子间隔剂POEGS分子组成与含量,即可灵活地编辑ICG-DNA的分子间距,增强其单线态氧量子产率。而且,与全身静脉给药相比,光敏剂局部给药具有更好的应用前景。因此我们通过温敏溶胶-凝胶相变实现ICG-DNA瘤内原位凝胶化,延长其瘤内滞留时间,进一步降低PDT脱靶效应的发生,体现出优异的局部给药-全身免疫的肿瘤疫苗特性。更重要的是,研究表明ROS产率与肿瘤ICD效应呈现强烈的正相关性。这为合理设计光敏剂分子用于局部治疗并高效诱导肿瘤ICD效应、降低系统毒副作用提供了新见解。

参考文献:

H Zhao, JB Xu, YQ Wang, CY Sun, L Bao, YB Zhao*, XL Yang*, YL Zhao. A Photosensitizer-Discretely-Loaded Nano-Aggregate with Robust Photodynamic Effect for Local Treatment Triggers Systematic Antitumor Responses. ACS Nano

论文链接:

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c10590

以上研究得到国家重点研究计划(2020YFA0710700)和国家自然科学基金(82172758)的资助。华中科技大学杨祥良教授与赵彦兵教授为两篇文章的通讯作者,华中科技大学博士生赵浩(已毕业,现为国家纳米科学中心博士后,导师:陈春英研究员)为第一作者。哈佛医学院陶伟教授为《Advanced Materials》的共同通讯作者,华中科技大学徐家宝与哈佛医学院冯婵为《Advanced Materials》的共同第一作者。


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