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海南医学院王艳丽,顾硕,南方科技大学李富荣 Small Methods:基于二维纳米材料的肿瘤靶向给药系统的设计策略



近日,海南医学院药学院王艳丽教授团队、海南医学院第一附属医院顾硕教授团队、南方科技大学第一附属医院(深圳市人民医院)李富荣教授团队在材料领域国际权威期刊《SMALL METHODS》(影响因子15.367)上联合报道了题为“Design Strategies of Tumor-Targeted Delivery Systems Based on 2D Nanomaterials”的综述文章。作者从被动靶向、主动靶向、肿瘤微环境靶向三个方面对基于2D NMs的肿瘤靶向给药系统的设计策略进行了综述。海南医学院(药学院&第一附属医院)为第一通讯单位。南方科技大学第一附属医院(深圳市人民医院)丁琳博士后为第一作者。

传统的化疗和放疗对细胞杀伤是非选择性和非特异性的,造成严重的副作用,威胁患者的生命。设计更准确的肿瘤靶向治疗策略具有重要意义。二维纳米材料(2D NMs)由于其特殊的结构功能和优异的光学、电学和热性能,在肿瘤靶向给药系统领域具有广阔的应用前景(图1)。

图1  2D NMs的分类及其作为肿瘤靶向递送系统的优势



作者首先介绍了影响被动靶向效率的几个关键因素,如:纳米系统的体内循环时间、纳米系统的理化性质(形貌、尺寸、表面电荷等)等在被动靶向中起着重要作用。因此,作者详细介绍了提高被动靶向效率的几种设计策略,如:聚乙二醇修饰策略、细胞膜包被策略可有效的提高载体的体内循环时间并降低免疫系统的清除;优化纳米系统理化性质可避免蛋白冕的形成、增加实体瘤的穿透和细胞的摄取。从而达到提高纳米递送系统生物相容性、增加在肿瘤部位的积累和增强治疗效果的目的(图2)。


图2 提高被动靶向效率的设计策略

其次,作者系统介绍了2D NMs对肿瘤细胞膜及亚细胞器的主动靶向策略及应用(图3)。具体为,对肿瘤细胞膜的靶向设计分为受体介导、多肽介导、抗体介导和适配体介导的膜靶向;靶向胞质递送siRNA用于基因治疗;利用核定位信号多肽如HIV-1、TAT和 SV40 T抗原修饰纳米系统靶向细胞核递送药物;设计溶酶体酸响应释放药物系统或光化学破坏内质体/溶酶体膜渗透触发肿瘤细胞死亡;靶向线粒体增强光动力疗法释放ROS触发细胞死亡途径;利用糖基化抑制剂、蛋白酶体抑制剂、内质网Ca2+消耗剂的修饰激发内质网应激诱导肿瘤细胞死亡;在纳米递送系统表面修饰对高尔基体具有高亲和力的化合物,如苯磺酰胺、半胱氨酸和硫酸软骨素靶向高尔基体发挥疗效

图3 主动靶向亚细胞器的策略

最后,作者介绍了针对肿瘤微环境(tumor microenvironment (TME))特殊的生理环境、免疫抑制环境、异常的血管系统和细胞外基质的肿瘤微环境靶向设计策略。如TME的高浓度谷胱甘肽可用于检测并治疗肿瘤;利用载体设计氧化还原系统可改善TME氧气供应;TME酸性条件有利于酸响应治疗平台发挥作用。其次,作者认为重新激活T细胞的免疫活性,调节免疫细胞因子的分泌是调整TME免疫抑制环境的有效手段(图4)。抑制肿瘤血管生成因子表达可使肿瘤异常血管正常化,而物理破坏肿瘤血管亦可治疗肿瘤;最后作者阐述破坏TME细胞外基质有利用药物对肿瘤组织的渗透,而修复细胞外基质有利于抑制肿瘤细胞的转移。此篇综述对2D NMs在肿瘤靶向治疗方面的发展提供新的思路,具有重要的指导作用。

图4 靶向TME生理环境及调节免疫抑制环境策略





通讯作者介绍:

王艳丽海南医学院,教授,博士生导师,先后赴美国哈佛大学,美国克莱姆森大学交流学习。中国医学影像AI产学研用创新联盟理事,中国非公核医学与分子影像委员会委员,中国医药生物技术协会造影技术分会委员,中国抗癌协会纳米肿瘤学专业委员会委员,具有国家高级营养师,国家高级心理咨询师,国家社会体育指导员从业资格。主要聚焦智能精准医疗在疾病预防、肿瘤诊疗、靶向纳米荧光探针设计、配套医疗仪器的研发等领域研究工作,在Advanced Materials, Nature Communications等国际期刊上发表SCI收录论文50多篇。邮箱:

wangyanli_shu@163.com

顾硕,医学博士,海南医科大学第一附属医院党委书记。顾硕博士1997年毕业于上海第二医科大学儿科学。他有高超的临床技术,一直从事小儿神经外科临床工作和研究,在治疗胎儿脑瘤和颅脑创伤方面有丰富的临床经验。从事临床研究20余年。海南省卫计委2016年度好医生引进人才、海南省“515一级人才。发表论文45篇。邮箱:

gushuo007@hainmc.edu.cn

李富荣研究员,博士生导师,深圳市高层次国家领军人才,深圳市卫生系统学科带头人。深圳市人民医院(暨南大学第二临床医学院,南方科技大学第一附属医院)转化医学协同创新中心主任。近年来,先后承担国家及其他省部级重大项目。在SCI 收录杂志上发表论著 60 余篇,总影响因子超过 400 分。邮箱:

lifurong@mail.sustech.edu.cn


论文信息:

Design Strategies of Tumor-Targeted Delivery Systems Based on 2D Nanomaterials

Lin Ding, Minli Liang, Chenchen Li, Xinting Ji, Junfeng Zhang, Weifen Xie, Rui L. Reis, Fu-Rong Li,* Shuo Gu,* and Yanli Wang*

Small Methods ,DOI: 10.1002/smtd.202200853

原文链接:https://doi.org/10.1002/smtd.202200853