一丶选题背景及研究概述
恶性肿瘤是长久以来全世界致力于攻克的难题之一,持续威胁着人们的健康。根据恶性肿瘤的性质类型各异,所采取的治疗方式不同,目前大部分患者接受综合治疗,包括手术、化疗、放疗、靶向治疗、免疫治疗、光热治疗、中医中药治疗等手段,希望提高治愈率,并改善患者的生活质量。其中,靶向治疗技术是在无创或微创条件下, 采用针对性较强、患者易于接受、反应小的局部或全身治疗, 最终达到有效控制肿瘤, 减少肿瘤周围正常组织损伤为目的的手段。目前, 相较于化疗方法,靶向治疗凭借其特异性与靶向性, 在肿瘤治疗中发挥越来越重要作用, 成为肿瘤治疗的主攻方向。而光热治疗(PTT)是一种利用光热转化材料在外部光源(一般是近红外光)照射下将光能转化为热能来杀死癌细胞的技术,该技术在肿瘤治疗上展现了良好的应用前景[1]。
纳米医学作为靶向治疗中的一个新型发展方向,相较于传统的化疗手段特异性较高,毒副作用较少,给恶性肿瘤的治疗带来了新的希望。纳米药物主要是通过被动靶向和主动靶向实现在肿瘤部位的高效富集。在正常组织中,大于 2nm的粒子均不能通过血管内皮间隙和致密的基底膜,而肿瘤部位的血管发育不完全,血管内皮细胞间不再紧密连接、基底膜也厚薄不一且不连续,孔隙大小为 100nm-780nm,致使纳米粒能从中穿过漏出血管,同时肿瘤部位淋巴循环系统也不完善,致使血液中漏出的成分不能有效回流,纳米粒在肿瘤部位被动蓄积,这种肿瘤靶向策略被称为“被动靶向”,称为实体瘤的增强渗透滞留效应(enhanced permeability and retention effect,EPR 效应),最早由日本熊本大学前田浩教授于 1986年提出;而通过在纳米药物表面修饰肿瘤抗原靶向分子实现的靶向被称为“主动靶向”[1]。
光疗法以具有良好组织穿透性的近红外(Near Infrared, NIR)光作为诱导条件,在不给予光照的黑暗环境下,通常不会引起毒副作用,使治疗过程具有较强的光选择性,也保证了临床用药的安全性。光疗法良好的靶向选择性主要通过两个方面来实现:(1)通过修饰光疗试剂或设计采用特定的载体以实现被动或主动的肿瘤靶向作用;(2)NIR 光条件的提供具有极强的空间可控性,在需要治疗的部位,如肿瘤部位给予局部光照条件,可以有效避免对正常组织的损伤。这一双重靶向选择性有效解决了传统的化学治疗和放射治疗的全身毒性问题,因此逐渐引起了业内更大的研究兴趣[2]。
光热治疗纳米载体按材料可分为贵金属纳米颗粒、碳类材料、金属与非金属化合物和有机染料物质;按形态可分为球状、棒状、球壳状、笼状,圆盘状等。纳米金具有生物相容性好、抗菌防腐作用,其中中空纳米金壳有较强的局域表面等离子体共振(LSPR)特性,且中空纳米Au,Ag结构在近红外区(800~1200nm人体组织的透射窗口)的特殊吸收性质使这些材料成为理想的光热转换的药物载体,这在生物医学上具有重大意义;并且对于这些贵金属来说,制成中空壳层结构还可以提高利用率。[2]
目前已有不少对中空纳米金壳的研究,主要分为以非金属为内核、金为外壳的纳米粒子和Au/Ag合金中空纳米壳。Louzhen Fan等人以C60空心纳米材料为内核模板通过电化学沉积的方法在其表面上均匀沉积了纳米金壳[3];Younan Xia小组采用还原法将Ag纳米粒子与溶液反应,成功制备了Au/Ag合金中空纳米结构[3];Adam M. Schwartzberg等人采用模板牺牲法制备中空纳米金壳[4]。这些都为我们的实验提供了良好的设计思路。
然而近年来通过实验发现,常规方法制备的纳米制剂,由于是体外制备,所用材料往往不是体内本身存在的,因此当其应用到体内会引起机体的免疫响应,进而被视为异物由巨噬细胞捕获,大大降低了治疗效果。生物仿生技术的出现,尤其是细胞膜仿生伪装的纳米载体,因其优异的生物相容性、低免疫原性,有效避免了单核巨噬细胞系统以及网状内皮系统对其的捕获,使其载体能够在体内长效循环,便于通过增强渗透与滞留效应(Enhanced permeability and retention effect, EPR),被动靶向富集到肿瘤部位[1]。同时,一些功能性细胞的趋化性,例如:激活态血小板对受损血管及一些癌细胞膜蛋白的特异性黏附作用,白细胞对一些肿瘤炎症部位的趋化性等,基于这些细胞膜包裹的纳米载体具备主动进攻病灶处的能力,从而实现对恶性肿瘤靶向治疗的效果。
依据血细胞密度梯度不同,将其离心分离,收集血细胞膜,包覆于纳米材料上,使其具有血细胞膜的生物功能,而增强递药成为目前的新兴研究方向。其中血小板膜由于其亲胶原、血栓和肿瘤细胞的特性而在心血管疾病和肿瘤治疗方面展现了可观的前景。CD47是血小板的膜蛋白,参与了包括凋亡、增殖、粘附和迁移等细胞进程。此外,CD47在调节免疫反应方面具有重要作用,这种蛋白的最基本功能是向免疫细胞发出“不吃我”信号,也是许多癌症细胞逃避巨噬细胞的吞噬的重要方式。更重要的是,血小板膜上高表达P-选择素,可以与肿瘤细胞膜上的CD44受体特异性结合,提高了癌细胞对其的摄取。因此,通过血小板膜对有机聚合物纳米颗粒进行仿生包衣,有利于提高其生物相容性,降低免疫原性,同时实现对肿瘤主动的主动靶向作用。
二、预期目标
乳腺癌是一种基质较丰富、血管丰富的肿瘤,是在女性中发病率高的恶性肿瘤,除手术切除以外选择性更高、副作用更小的疗法仍处于研究中。本课题拟设计血小板膜包裹中空纳米金壳以制备仿生纳米“子弹”即血小板膜包中空金纳米壳靶向肿瘤部位胶原蛋白和血栓,利用其天然多靶点作用和光热诱导的自放大靶向效应,光热治疗乳腺癌。
