第一作者：Yunqi Guo
通訊作者：沈明武
通訊單位：東華大學
研究內容：
隨著癌癥死亡率的迅速上升，開發(fā)新型納米藥物以克服傳統(tǒng)小分子化學藥物的藥代動力學限制從而用于臨床精確治療癌癥至關重要。新一代癌癥納米藥物的合理設計應以提高其生物利用度和治療效果，減少其不良反應，極大地提高患者的生活質量為目標，因此設計與生物膜系統(tǒng)和納米材料相結合的智能刺激響應納米平臺，實現(xiàn)腫瘤的高效成像和治療仍是一個挑戰(zhàn)。癌細胞膜(CCM)可以維持癌細胞的同源粘附特性，并且可以通過生物工程開發(fā)具有良好同源靶向能力的藥物傳遞平臺；CDs的優(yōu)勢處在于它們不僅可以直接用作熒光成像探針和光熱療法和光動力療法的治療劑，而且還可以用作化療藥物的載體。本文由東華大學報道了一種獨特的方法，考慮到CCM和CDs的優(yōu)點，基于氧化還原反應的CDs的設計，該設計由制備氧化還原響應性的黃色熒光碳點納米團簇(y-CDCs)，通過負載抗癌藥物阿霉素(DOX)，并包被癌癥細胞膜(CCM)，用于腫瘤的精確熒光成像和同源靶向化療。設計的y-CDCs /DOX@CCM可能代表基于CDs的納米藥物配方的最新設計，用于其他腫瘤類型或疾病的治療。
要點一：
通過水熱法合成了y-CD，并與含有氧化還原敏感二硫鍵的半胱氨酸(Cys)交聯(lián)形成y-CD NCs (y-CDCs)。 在此之后，y-CDCs被物理加載DOX并表面涂覆CCM。 系統(tǒng)研究了y-CDCs /DOX@CCM配合物的刺激響應熒光性質和藥物釋放行為。并在體外對其同源靶向和免疫逃逸能力進行了研究。 通過三維多細胞腫瘤球體(MCTSs)評估其大小依賴的穿透能力，并最終探討了體內熒光成像和化療的潛力。
要點二：
所設計的納米平臺可以被賦予幾個獨特的功能: (1)所構建的功能型y-CDCs由于其聚類結構具有較高的載藥能力，同時由于CCM賦予的防污性和更大尺寸誘導的擴增被動靶向腫瘤，使其具有延長血液循環(huán)和增強腫瘤積聚的能力；(2)氧化還原反應解離y-CDs形成單個y-CDs，可動態(tài)“開啟”腫瘤的熒光成像，提高腫瘤的穿透能力，并在腫瘤部位快速釋放DOX，用于增強腫瘤化療；(3) CCM的涂層也使納米平臺具有同源靶向和免疫逃逸能力，用于增強腫瘤治療。
圖1：用于增強腫瘤治療的氧化還原反應性y-CDCs /DOX@CCM形成示意圖。
圖2: (a) y-CDs，(b) y-CDCs，(c) y-CDCs /DOX@CCM的TEM圖像。(d) y-CDs的熒光激發(fā)光譜(左)和y-CDs在不同激發(fā)波長下的發(fā)射光譜(右)。(e)傅里葉變換紅外y-CDs和y-CDCs的FTIR光譜。(f) y-CDs、y-CDCs和y-CDCs /DOX的紫外-可見光譜。(g)十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)分析y-CDCs /DOX、CCM和y-CDCs /DOX@CCM。(h) y-CDCs /DOX或y-CDCs /DOX@CCM孵育2小時后BSA在278 nm處的吸光度下降。(i) y-CDCs /DOX@CCM分散在水、鹽水或RPMI 1640培養(yǎng)基(含10%胎牛血清(FBS))中，不同儲存時間的流體力學大小。對于(h)和(i)，每個樣本n = 3。
圖3：(a) y-CDCs /DOX@CCM在環(huán)境惡化中分離的示意圖。(b) y-CDCs /DOX@的TEM圖像有10毫米谷胱甘肽存在的CCM。(c) y-CDs、y-CDCs、y-CDCs /DOX、y-CDCs /DOX@CCM和y-CDCs /的熒光發(fā)射光譜DOX@CCM用10mm谷胱甘肽(GSH)處理(插圖:不同NPs水溶液在紫外光照射下的熒光照片)。(d) y-CDCs /DOX和y-CDCs /DOX@CCM在pH 7.4/5.5、有無GSH (10 mM)條件下的累積DOX釋放譜(n = 3)。
圖4：(a)經氧化還原不敏感的y-CDs、y-CDCs或y-CDCs @處理后的B16 mcts的CLSM圖像和(b)熒光強度譜當y-CDCs濃度為7 μg/mL時，CCM作用6 h(每組標尺為50 μm)。(c)靜脈注射y-CDs、y-CDCs或y-CDCs@CCM后不同時間點B16異種移植裸鼠體內熒光圖像。(d)注射y-CDs、y-CDCs或y-CDCs@CCM(1)心臟后90分鐘小鼠主要器官和腫瘤的體外熒光圖像;(2)肝;(3)脾;(4)肺;(5)腎臟;(6)腫瘤)。(e)注射y-CDs、y-CDCs或y-CDCs@CCM后90min小鼠腫瘤切片的免疫熒光圖像(每片比例尺為40 μm)。藍色、紅色和黃色熒光信號分別來自DAPI染色的細胞核、抗CD34-PE染色的血管和y-CDs的熒光。
圖5：(a)體內腫瘤化療示意圖。(b)各組小鼠治療14天后的腫瘤重量和(c)對應的具有代表性的腫瘤照片。(d)不同組荷瘤小鼠的相對腫瘤體積和(e)荷瘤小鼠的相對體重與治療后時間的關系。(b)、(d)、(e)，每組n = 8。(f)各組小鼠治療14天后蘇木精伊紅(Hematoxylin and eosin, H&E)和TdT介導的dUTP末端標記(TUNEL)染色。每個面板中的比例尺代表100 μm。
參考文獻
Y. Guo, Y. Fan, G. Li, Z. Wang, X. Shi, M. Shen, “Cluster Bomb” Based on Redox-Responsive Carbon Dot Nanoclusters Coated with Cell Membranes for Enhanced Tumor Theranostics, ACS Appl. Mater. Interfaces, 13 (2021) 55815-55826.
