Effective tumor vessel barrier disruption mediated by perfluoro-N-(4-methylcyclohexyl) piperidine nanoparticles to enhance the efficacy of photodynamic therapy

全氟n -(4-甲基環(huán)己基)哌啶納米顆粒能有效破壞腫瘤血管屏障

來源：The Royal Society of Chemistry 2021  Nanoscale, 2021, 13, 13473–13486

 

1. 摘要核心內(nèi)容

 

本研究開發(fā)了負(fù)載全氟-N-(4-甲基環(huán)己基)哌啶的白蛋白納米粒子（PMP@Alb），通過靶向抑制血小板功能破壞腫瘤血管屏障，系統(tǒng)性解決光動(dòng)力療法（PDT）三大瓶頸：

 

三效協(xié)同機(jī)制：

 

攜氧功能：PMP攜氧能力使腫瘤缺氧逆轉(zhuǎn)（HIF-1α↓50%，圖5A-B）；

 

血管屏障破壞：抑制血小板活化（凝血收縮時(shí)間↑18倍，圖2F），增強(qiáng)血管通透性（Evans Blue滲透↑2倍，圖4B-C）；

 

 

 

免疫微環(huán)境調(diào)控：促進(jìn)T細(xì)胞浸潤(rùn)（CD8?T細(xì)胞↑3倍，圖5E-G）。

 

PDT增效：聯(lián)合ICG@Lip（吲哚菁綠脂質(zhì)體）使腫瘤抑制率↑至95%（圖6），且無顯著毒性（圖8）。

 

 

2. 研究目的

 

驗(yàn)證血小板抑制策略在多種腫瘤模型（膀胱癌MB49）中的普適性；

 

設(shè)計(jì)多功能納米粒子同步解決PDT三大瓶頸（缺氧、藥物滲透不足、免疫抑制）；

 

評(píng)估PMP@Alb聯(lián)合ICG@Lip的治療潛力及安全性。

 

3. 研究思路

 

分子設(shè)計(jì)→體外驗(yàn)證→體內(nèi)療效：

 

納米粒子合成：

 

超聲乳化法制備PMP@Alb（粒徑140-300 nm，圖2A）；

 

負(fù)載ICG的脂質(zhì)體（ICG@Lip）作為PDT藥物載體。

 

體外機(jī)制驗(yàn)證：

 

血小板抑制：凝血收縮實(shí)驗(yàn)（圖2D-F）、血小板黏附/聚集實(shí)驗(yàn)（圖2G-I）；

 

缺氧逆轉(zhuǎn)：HIF-1α免疫熒光檢測(cè)（圖5A-B）；

 

PDT增效：ROS生成↑（IC??從39.5μM→4.6μM，圖3D-E）。

 

體內(nèi)療效評(píng)價(jià)：

 

藥物滲透：Evans Blue示蹤血管通透性（圖4B-C）；ICG@Lip腫瘤蓄積↑（圖4F-H）；

 

免疫調(diào)節(jié)：流式檢測(cè)T細(xì)胞浸潤(rùn)（圖5E-G）；

 

抑瘤效果：腫瘤體積/重量監(jiān)測(cè)（圖6），組織學(xué)分析（圖7）。

 

 

4. 關(guān)鍵數(shù)據(jù)及研究意義

（1）PMP@Alb特性表征（圖2）

 

數(shù)據(jù)：

 

血小板抑制：12.8 mg/mL PMP@Alb使凝血收縮時(shí)間從42.7 min→798.3 min（圖2F）；

 

攜氧能力：氧飽和后溶解氧濃度↑4倍（圖2C）。

 

意義：首次證實(shí)PMP@Alb兼具血小板抑制與攜氧雙功能，為靶向腫瘤血管屏障提供新工具。

 

（2）腫瘤微環(huán)境重塑（圖4-5）

 

數(shù)據(jù)：

 

血管通透性：Evans Blue腫瘤蓄積量↑96%（56.4 vs. 28.7 μg/g，圖4B-C）；

 

缺氧逆轉(zhuǎn)：HIF-1α表達(dá)↓50%（圖5A-B）；

 

免疫浸潤(rùn)：CD8?T細(xì)胞浸潤(rùn)↑3倍（圖5G）。

 

意義：揭示血小板抑制可同步改善藥物滲透、氧供及免疫抑制，突破PDT多重限制。

 

（3）PDT療效增強(qiáng)（圖6-7）

 

數(shù)據(jù)：

 

抑瘤率：PMP@Alb+ICG@Lip+激光組腫瘤抑制率95%（圖6H）；

 

組織學(xué)：TUNEL?凋亡細(xì)胞↑80%，Ki67?增殖細(xì)胞↓90%（圖7A-C）。

 

意義：三效協(xié)同使PDT療效提升至近完全緩解，且無肝腎毒性（圖8C-G）。

 

5. 核心結(jié)論

 

血小板抑制是PDT增效核心策略：PMP@Alb通過阻斷血小板活化，破壞腫瘤血管屏障完整性；

 

多功能協(xié)同機(jī)制：攜氧（逆轉(zhuǎn)缺氧） + 促滲（增強(qiáng)藥物蓄積） + 免疫調(diào)節(jié)（促進(jìn)T細(xì)胞浸潤(rùn)）；

 

臨床轉(zhuǎn)化潛力：聯(lián)合ICG@Lip顯著提升PDT療效（抑瘤率95%），且具備良好生物安全性。

 

6. 丹麥Unisense電極的研究意義

 

技術(shù)原理與數(shù)據(jù)：

 

功能：采用Unisense氧敏感微電極（方法部分）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PMP@Alb的溶解氧動(dòng)力學(xué)：

 

動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)：在無菌氧艙（O?流速5 L/min）中測(cè)量4 mL PMP@Alb溶液氧合后的溶解氧濃度；

 

關(guān)鍵結(jié)果：PMP@Alb攜氧能力為水的20倍，氧飽和后溶解氧濃度↑4倍（圖2C）。

 

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

 

實(shí)時(shí)定量：直接測(cè)量物理溶解氧濃度，規(guī)避間接推算誤差；

 

高靈敏度：微米級(jí)電極探針捕捉納米粒子氧結(jié)合動(dòng)力學(xué)。

 

科學(xué)價(jià)值：

 

精準(zhǔn)驗(yàn)證攜氧功能：

 

為“PMP逆轉(zhuǎn)腫瘤缺氧”提供直接證據(jù)（結(jié)合體內(nèi)HIF-1α↓數(shù)據(jù)，圖5）；

 

解釋PDT中ROS生成↑的機(jī)制（氧供給↑使ICG光動(dòng)力效率↑，圖3D）。

 

技術(shù)不可替代性：

 

生理相關(guān)性：模擬體內(nèi)氧擴(kuò)散環(huán)境，優(yōu)于體外化學(xué)法檢測(cè)；

 

動(dòng)態(tài)解析：秒級(jí)分辨率揭示PMP氧合/釋放動(dòng)力學(xué)，指導(dǎo)給藥方案設(shè)計(jì)（如氧合2分鐘即達(dá)飽和）。

 

領(lǐng)域貢獻(xiàn)：

 

首次將Unisense電極應(yīng)用于全氟化合物納米粒子的攜氧能力評(píng)價(jià)，確立其為納米載氧體系的金標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法；

 

為后續(xù)設(shè)計(jì)攜氧-治療一體化納米系統(tǒng)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

 

創(chuàng)新點(diǎn)圖示：

 

PMP@Alb → 血小板抑制 → 血管屏障破壞 → 藥物滲透↑ + T細(xì)胞浸潤(rùn)↑  

│  

└→ 攜氧功能 → 逆轉(zhuǎn)腫瘤缺氧 → ROS生成↑ → 腫瘤細(xì)胞凋亡↑

 

臨床啟示：

 

診斷應(yīng)用：Unisense電極可拓展至腫瘤局部氧分壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)PDT光照時(shí)機(jī)；

 

治療優(yōu)化：基于氧動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)PMP@Alb給藥劑量（3 g/kg）及氧合預(yù)處理流程。