Nano Today | 多功能载药PLGA纳米纤维环用于肿瘤治疗和抑制肿瘤转移的最新进展

发布时间:2021-03-25 09:58     文章来源:未知     作者:普略生物

近年来,癌症已成为人类生命健康的一个重大威胁,超过90%的癌症病人死亡是由肿瘤转移和复发引起的。由于肿瘤具有转移和侵袭的特性,肿瘤细胞可以从原位肿瘤脱落进入血液循环系统,成为循环肿瘤细胞(CTCs),一旦CTCs进一步形成远端肿瘤病灶甚至通过血流扩散至全身,就很难有效地清除。因此从根本上减少肿瘤细胞的脱落对于有效预防肿瘤转移至关重要,急需开发一种新型的肿瘤治疗平台,在治疗原位肿瘤的同时有效抑制肿瘤细胞的脱落。
静电纺纳米纤维具有比表面积大、易于制备和功能化修饰等优点,可以在纳米纤维表面修饰靶向配体,用于特异性捕获癌细胞。DNA适配体作为一种单链寡核苷酸序列,可以特异性结合细胞膜上的受体,其亲和力与抗体相当甚至更高。除此之外,它还具有很高的靶向特异性良好的生物相容性稳定性、易于制备和体外修饰等优点,可以作为一种理想的靶向配体用于癌细胞的特异性捕获。在此基础上,我们推测DNA适配体功能化的纳米纤维有望成为抑制CTCs脱落的一个有力工具。
近日,东华大学化学化工与生物工程学院史向阳教授课题组Nano Today上发表了题为“Multifunctional PLGA microfibrous rings enable MR imaging-guided tumor chemotherapy and metastasis inhibition through prevention of circulating tumor cell shedding”的文章,该研究在多功能载药PLGA纳米纤维环用于肿瘤治疗和抑制肿瘤转移上取得新进展。

研究人员前期通过静电纺丝和均质破碎技术制备了内部负载磁性四氧化三铁的单分散纳米短纤维,并在纤维表面修饰DNA适配体作为靶向分子,用于肿瘤细胞的高效捕获。与传统磁性微珠材料相比,纳米纤维的柔韧性和形变能力使得纳米纤维能够更好地缠绕、结合癌细胞,从而获得较高捕获效率。
癌症化疗药物往往存在毒副作用大、作用时间短和生物利用度低等问题。聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)具有优异的生物相容性和生物降解性。研究证实,利用PLGA纳米纤维负载抗菌或者抗癌药物可以实现药物的长效稳定缓释,此外,通过调节PLGA的降解周期还可以获得预期的药物释放行为。因此,PLGA纳米纤维可用作长效化疗的理想药物载体。
在上述研究的基础上,研究人员提出了一种基于多功能载药PLGA纤维环的新策略,通过从源头上减少肿瘤细胞脱落,在治疗原位肿瘤的同时抑制肿瘤转移。在本研究中,课题组首先制备了静电纺PLGA纳米纤维膜,随后将制备的纤维膜剪成碎片,并在含有不同浓度NaCl的聚乙烯醇(PVA)水溶液中均质处理以制备纳米纤维片段,尝试在高离子强度下利用聚合物纤维在水溶液中的形变性制备弯曲的短纤维。结果显示,盐浓度会显著影响PLGA短纤维的形态(图1),在无NaCl的水溶液中均质处理后获得短纤维;在浓度为1 M的盐溶液下形成具有一小部分纤维环的弯曲短纤维;当盐浓度增加到2 M时,产物大多为纤维环;当盐浓度进一步增加至3~4 M时,则形成螺旋形纤维。显然,在NaCl存在下,PLGA短纤维显示出增强的柔韧性和形变性,这极大地促进了纤维环的形成。

图1. (a)静电纺PLGA纤维环的制备过程以及;(b)在不同浓度(0 M、1 M、2 M、3 M和4 M)NaCl溶液中PLGA纤维膜经均质处理后得到的纤维片段的SEM图像。
在优化的盐浓度和均质时间条件下,课题组通过静电纺丝和均质工艺制备负载抗癌药物阿霉素(DOX)的载药PLGA纤维环(DOX@PLGA)。以超支化聚乙烯亚胺(PEI)作为中间连接体将Gd(III)螯合到DOX@PLGA纤维环的表面用以磁共振(MR)成像,然后连接DNA适配体作为靶向分子(图2)。制备的多功能PLGA纤维环具有良好的生物相容性,且载药纤维环具有稳定的长期缓释特性,可用于肿瘤的长效化疗;功能化纤维环的环状结构和DNA适配体介导的靶向结合作用,使纤维环能够强力锚定肿瘤部位,防止原发肿瘤细胞的脱落,并延长其在肿瘤部位的滞留时间。MR成像结果显示,即使在原位注射后一周内,肿瘤部位仍显示较强的MR信噪比。动物实验结果表明,制备的功能化载药PLGA纤维环能够长效治疗肿瘤,并通过减少CTCs的形成有效抑制肿瘤的转移。
 
图2. 载药PLGA纤维环的制备、表面修饰及其在肿瘤诊疗和抗转移应用示意图。

该研究构建的多功能载药纤维环可以有效治疗原发瘤的同时抑制肿瘤转移,在癌症诊疗应用方面具有较大潜力!

参考资料:

[1] YunchaoXiao, et al., Multifunctional PLGA microfibrous rings enable MR imaging-guided tumor chemotherapy and metastasis inhibition through prevention of circulating tumor cell shedding. Nano Today. 2021. Doi: 10.1016/j.nantod.2021.101123.

 
 
 
 

专注纳米医药技术的转化和研发!

● 后台直接留言
● 电话:400-611-2850
● QQ:1492922759
● 微信:PoolingMed
● 邮箱:service@100biotech. com

本期服务顾问

咨询在线QQ

服务热线

400-611-2850


服务和特性

价格和优惠

扫微信咨询我们