氢气光热疗纳米癌症药物【武大】

最近武汉大学一个课题组也进行了类似研究，最新研究中的热疗材料和深圳大学何教授的不同，这也应该是值得关注和探讨的问题。

 

肿瘤光热改善产生炎症可导致一些副作用。本研究采用生物膜包装的纳米药物包含聚多巴胺和氨硼烷设计光热疗法，能缓解炎症反应。聚多巴胺是生物兼容性光热材料，能将光有效转化为热实现光热疗。氨硼烷通过氢键和表面聚多巴胺连续起来，能破坏肿瘤细胞氧化还原稳态，在肿瘤微环境中释放氢气减少炎症反应。由于外膜的同源性，这种包装生物膜在乳腺癌模型的肿瘤部位的聚集比较好，且全身系统毒性比较小。理想的光热疗效果和炎症反应比较低使这种包装膜完全清除了原发肿瘤，也能限制扩散肿瘤的生长。生物模拟纳米药物显示出炎症控制平台，能用于炎症相关疾病的改善，包括但不限于癌症热疗。
 

 

肿瘤恶变很难改善，恶变肿瘤细胞特征之一是能向远处转移，且这种转移能持续数年，这一过程往往比较隐匿难以被发现。在适当时机，这些转移的癌细胞可能在某些刺激下苏醒增殖形成肿瘤。因为原发癌容易被诊断和改善，所以更多癌症患者死于转移灶。临床证据显示，炎症在癌症转移过程中发挥重要作用。炎症也经常伴随氧化应激增加，在原发肿瘤改善过程炎症也能促进肿瘤恶变。经典癌症改善方法包括手术放射和化学改善，都会导致不同程度的炎症反应。
 

为避免炎症导致的肿瘤恶变和转移，抗炎症药物也用于肿瘤改善过程。光热疗法是一种新的无创改善模式，已经应用于前列腺和头颈部肿瘤，结果显示一定正面效果。在激光射线刺激下，光热材料能把光能转化为热，使目标局部定位组织温度升高到41-47度甚至更高。但是这种温度也会导致激发导致细胞膜完整性丧失和细胞死亡，也会导致细胞内活性氧水平升高和促炎症因子释放。
 

抑制改善过程炎症反应是降低癌症恶变和控制肿瘤发展的策略，清除活性氧也是抗炎症手段之一。氢气是一种新发现的生物抗氧化物质，研究发现氢气具有选择性清除毒性活性氧，减少炎症反应的作用。选择抗氧化效应让氢气在肿瘤改善中的应用价值比较高，如能通过打破肿瘤细胞氧化还原平衡，这会导致肿瘤细胞内活性氧增加导致细胞坏死和凋亡。
 

氢气热疗就是将氢气和热疗结合的改善方法，显示在肿瘤改善中具有协同效应，这种方法不仅对原发癌有效，对转移癌也同样有作用。根据这些特征，本研究制备了包含聚多巴胺和氨硼烷膜包装纳米药物用于氢光热疗法，如图所显示。使用多聚合多巴胺构建热疗纳米材料，这种材料有比较好的生物安全性和高光热转化效率。氨硼烷能在酸刺激下释放氢气。这种材料能通过氢键锚定在聚合多巴胺膜表面。生物膜结合技术可获得膜包裹纳米材料，并具有功能化纳米药物和同源靶向能力。这种材料能在血液内长时间持续存在，并能逃避免疫攻击。总之这是一种理想的生物兼容性好的产氢气热疗纳米材料，能在产生热疗的同时利用氢气产生抗炎症效应。
 

 

图生物膜包装纳米药物肿瘤改善示意图。(A)mPDAB的制备过程。(B) mPDAB通过EPR效应和同源定位积聚在肿瘤部位，光热疗法和氢气的协同抗肿瘤效应。
 

Zhang C, Zheng DW, Li CX, Zou MZ,Yu WY, Liu MD, Peng SY, Zhong ZL, Zhang XZ. Hydrogen gas improves photothermaltherapy of tumor and restrains the relapse of distant dormant tumor.Biomaterials. 2019 Sep 3;223:119472.
 

通讯作者张先正教授，Email: xz-zhang@whu.edu.cn。
 

高分子领域专家，1971年出生，1994年7月毕业于武汉大学化学系，获得学士学位，2000年6月获得武汉大学化学系博士学位。2000年9月至2001年8月新加坡国家材料研究所助理研究员。2001年9月至2004年9月美国康耐尔大学博士后及美国National Textile Center (NTC)基金项目M01-B01和M01-CR01研究员。2004年9月回国到武汉大学化学院任教授，现任生物医用高分子材料教育部重点实验室主任。主要研究兴趣是生物医用高分子(材料)/多肽材料的基础理论研究及其在生物医学和生物技术领域的应用，包括药物控制释放、组织工程、基因改善等。已在相关领域发表SCI论文近150篇，其中第一作者和通讯论文被他人累计引用1600多次。并拥有多项国家和国际专利。