用于化学动力学疗法的高分子纳米载体研究进展
发布时间：2020-12-11 10:57
细胞内环境失衡将导致细胞功能异常与疾病,如氧化应激水平升高是肿瘤细胞的一个典型标志.近年来,构建针对肿瘤细胞内源性氧化应激响应的高分子纳米载体受到了广泛关注,然而这些纳米载体普遍存在对内源性氧化应激响应灵敏度不足等问题.鉴于高浓度的氧化应激可以直接诱导细胞死亡,利用高分子纳米载体递送活性氧产生剂或胞内抗氧化系统的抑制剂可以破环胞内的氧化还原平衡,放大肿瘤细胞内氧化应激和诱导肿瘤细胞死亡.本文简要介绍了利用不同策略构建智能纳米载体放大肿瘤细胞内氧化应激实现化学动力学疗法.这一新兴的治疗手段不仅能够直接杀灭肿瘤细胞,还可以与其他肿瘤治疗策略(如化疗)有机结合,提升抗肿瘤疗效.
【文章来源】：中国科学:化学. 2020年03期 第366-376页 北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
促进肿瘤细胞内ROS的产生和/或抑制细胞内抗氧化系统放大氧化应激实现肿瘤治疗(网络版彩图)
除化疗药物外,多种有机小分子能够促进胞内产生ROS.作为研究最广泛的ROS产生剂之一:β-拉帕醌(Lapa)通过烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸盐)(NAD(P)H)/醌氧化还原酶1(NQO1)酶的催化产生ROS[33].重要的是,NQO1在不同的癌细胞中选择性过表达.与正常细胞相比,NQO1的浓度在癌细胞中可以提高5～100倍[47,48].因此,如果能够将Lapa精确地递送到癌细胞中则有希望实现在肿瘤细胞中选择性放大氧化应激.如果进一步引入ROS敏感的聚前药设计理念,则能够实现化疗药物释放和氧化应激循环放大,提升肿瘤治疗效果.如Tang,Gao和Rao等[49]将Lapa和H2O2的响应的阿霉素(DOX)前药负载到嵌段聚合物胶束纳米粒子中.当胶束纳米粒子被肿瘤细胞摄取后,Lapa在胞内释放提升肿瘤细胞氧化应激,促进DOX前药转化为具有抗癌活性的DOX原药.由于正常细胞中NQO1酶的含量低,能够有效减少DOX前药在正常细胞中被激活而产生的副作用.基于类似的设计思路,Zhao等[50]将Lapa和H2O2响应的氮芥衍生物负载到胶束载体中,通过Lapa的控释放大氧化应激促进抗癌药物氮芥的释放,实现了CT和CDT协同治疗.在上述的体系中,Lapa和前药小分子通过物理包埋的方式负载到聚合物纳米载体中.这种设计无法避免两种小分子在不同时空释放可能造成地不可预知的毒副作用.为了优化这一设计,Ge等[51]制备了ROS敏感的聚前药两亲分子(polyprodrug amphiphiles).在该设计中,CPT通过ROS敏感的缩硫酮键连接制备可聚合的单体(TCPT),进一步将Lapa负载到聚前药两亲分子胶束中,该胶束纳米粒子被细胞摄取后自发释放物理负载的Lapa,提升胞内氧化应激;胞内ROS浓度提升后,促进硫醚酮基元的氧化断裂实现CPT原药释放上述过程以正反馈方法的方式实现循环放大,显著提升胞内氧化应激和促进CPT原药释放,通过CT和CDT双重作用高效杀灭肿瘤细胞(图3).该策略虽然无法避免Lapa的不可控释放,却能够有效减少CPT的提前释放,在一定程度上降低副作用.
在上述的体系中,Lapa和前药小分子通过物理包埋的方式负载到聚合物纳米载体中.这种设计无法避免两种小分子在不同时空释放可能造成地不可预知的毒副作用.为了优化这一设计,Ge等[51]制备了ROS敏感的聚前药两亲分子(polyprodrug amphiphiles).在该设计中,CPT通过ROS敏感的缩硫酮键连接制备可聚合的单体(TCPT),进一步将Lapa负载到聚前药两亲分子胶束中,该胶束纳米粒子被细胞摄取后自发释放物理负载的Lapa,提升胞内氧化应激;胞内ROS浓度提升后,促进硫醚酮基元的氧化断裂实现CPT原药释放上述过程以正反馈方法的方式实现循环放大,显著提升胞内氧化应激和促进CPT原药释放,通过CT和CDT双重作用高效杀灭肿瘤细胞(图3).该策略虽然无法避免Lapa的不可控释放,却能够有效减少CPT的提前释放,在一定程度上降低副作用.将能够产生ROS的分子与ROS响应高分子进行结合,利用正反馈循环实现胞内ROS水平提升的设计思路具有很好的拓展性,这一设计策略被用来构筑多种ROS敏感的纳米递送载体.不同的高分子纳米载体、化疗药物和ROS生成剂被用于提升CT/CDT治疗效果[52].为了进一步提高肿瘤细胞的选择性,一些能够促进纳米载体肿瘤组织靶向和细胞摄取的策略被整合到这些ROS响应的体系中,如引入主动靶向和电荷反转基元等[53].
【参考文献】：
期刊论文
[1]酸敏感高分子纳米药物载体在肿瘤治疗中的应用研究[J]. 高晶,王伟奇,于海军. 高分子学报. 2019(11)
[2]高分子抗肿瘤纳米药物的挑战与发展[J]. 孙瑞,邱娜莎,申有青. 高分子学报. 2019(06)
[3]气体信号分子响应性高分子的合成及其应用[J]. 丁占岭,胡进明. 功能高分子学报. 2018(05)
[4]光动力活性氧的研究进展[J]. 蒋昕鹏,戴志飞. 科学通报. 2018(18)
[5]海藻酸钠前药纳米粒在肿瘤光动力治疗中的应用研究[J]. 秦怡博,杨鹏翔,时圣彬,孙洪范,张闯年,孔德领. 高分子学报. 2018(07)
[6]刺激响应型多肽的研究及其在肿瘤诊疗中的应用[J]. 邱文秀,程翰,张先正,卓仁禧. 高分子学报. 2018(01)
[7]氧化应激相关性疾病中线粒体机制的研究进展[J]. 龚晴丽,李雪,鲁严. 中国细胞生物学学报. 2013(10)
本文编号：2910413
【文章来源】：中国科学:化学. 2020年03期 第366-376页 北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
促进肿瘤细胞内ROS的产生和/或抑制细胞内抗氧化系统放大氧化应激实现肿瘤治疗(网络版彩图)
除化疗药物外,多种有机小分子能够促进胞内产生ROS.作为研究最广泛的ROS产生剂之一:β-拉帕醌(Lapa)通过烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸盐)(NAD(P)H)/醌氧化还原酶1(NQO1)酶的催化产生ROS[33].重要的是,NQO1在不同的癌细胞中选择性过表达.与正常细胞相比,NQO1的浓度在癌细胞中可以提高5～100倍[47,48].因此,如果能够将Lapa精确地递送到癌细胞中则有希望实现在肿瘤细胞中选择性放大氧化应激.如果进一步引入ROS敏感的聚前药设计理念,则能够实现化疗药物释放和氧化应激循环放大,提升肿瘤治疗效果.如Tang,Gao和Rao等[49]将Lapa和H2O2的响应的阿霉素(DOX)前药负载到嵌段聚合物胶束纳米粒子中.当胶束纳米粒子被肿瘤细胞摄取后,Lapa在胞内释放提升肿瘤细胞氧化应激,促进DOX前药转化为具有抗癌活性的DOX原药.由于正常细胞中NQO1酶的含量低,能够有效减少DOX前药在正常细胞中被激活而产生的副作用.基于类似的设计思路,Zhao等[50]将Lapa和H2O2响应的氮芥衍生物负载到胶束载体中,通过Lapa的控释放大氧化应激促进抗癌药物氮芥的释放,实现了CT和CDT协同治疗.在上述的体系中,Lapa和前药小分子通过物理包埋的方式负载到聚合物纳米载体中.这种设计无法避免两种小分子在不同时空释放可能造成地不可预知的毒副作用.为了优化这一设计,Ge等[51]制备了ROS敏感的聚前药两亲分子(polyprodrug amphiphiles).在该设计中,CPT通过ROS敏感的缩硫酮键连接制备可聚合的单体(TCPT),进一步将Lapa负载到聚前药两亲分子胶束中,该胶束纳米粒子被细胞摄取后自发释放物理负载的Lapa,提升胞内氧化应激;胞内ROS浓度提升后,促进硫醚酮基元的氧化断裂实现CPT原药释放上述过程以正反馈方法的方式实现循环放大,显著提升胞内氧化应激和促进CPT原药释放,通过CT和CDT双重作用高效杀灭肿瘤细胞(图3).该策略虽然无法避免Lapa的不可控释放,却能够有效减少CPT的提前释放,在一定程度上降低副作用.
在上述的体系中,Lapa和前药小分子通过物理包埋的方式负载到聚合物纳米载体中.这种设计无法避免两种小分子在不同时空释放可能造成地不可预知的毒副作用.为了优化这一设计,Ge等[51]制备了ROS敏感的聚前药两亲分子(polyprodrug amphiphiles).在该设计中,CPT通过ROS敏感的缩硫酮键连接制备可聚合的单体(TCPT),进一步将Lapa负载到聚前药两亲分子胶束中,该胶束纳米粒子被细胞摄取后自发释放物理负载的Lapa,提升胞内氧化应激;胞内ROS浓度提升后,促进硫醚酮基元的氧化断裂实现CPT原药释放上述过程以正反馈方法的方式实现循环放大,显著提升胞内氧化应激和促进CPT原药释放,通过CT和CDT双重作用高效杀灭肿瘤细胞(图3).该策略虽然无法避免Lapa的不可控释放,却能够有效减少CPT的提前释放,在一定程度上降低副作用.将能够产生ROS的分子与ROS响应高分子进行结合,利用正反馈循环实现胞内ROS水平提升的设计思路具有很好的拓展性,这一设计策略被用来构筑多种ROS敏感的纳米递送载体.不同的高分子纳米载体、化疗药物和ROS生成剂被用于提升CT/CDT治疗效果[52].为了进一步提高肿瘤细胞的选择性,一些能够促进纳米载体肿瘤组织靶向和细胞摄取的策略被整合到这些ROS响应的体系中,如引入主动靶向和电荷反转基元等[53].
【参考文献】：
期刊论文
[1]酸敏感高分子纳米药物载体在肿瘤治疗中的应用研究[J]. 高晶,王伟奇,于海军. 高分子学报. 2019(11)
[2]高分子抗肿瘤纳米药物的挑战与发展[J]. 孙瑞,邱娜莎,申有青. 高分子学报. 2019(06)
[3]气体信号分子响应性高分子的合成及其应用[J]. 丁占岭,胡进明. 功能高分子学报. 2018(05)
[4]光动力活性氧的研究进展[J]. 蒋昕鹏,戴志飞. 科学通报. 2018(18)
[5]海藻酸钠前药纳米粒在肿瘤光动力治疗中的应用研究[J]. 秦怡博,杨鹏翔,时圣彬,孙洪范,张闯年,孔德领. 高分子学报. 2018(07)
[6]刺激响应型多肽的研究及其在肿瘤诊疗中的应用[J]. 邱文秀,程翰,张先正,卓仁禧. 高分子学报. 2018(01)
[7]氧化应激相关性疾病中线粒体机制的研究进展[J]. 龚晴丽,李雪,鲁严. 中国细胞生物学学报. 2013(10)
本文编号：2910413
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