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Nature Communications原位水凝胶喷剂——术后肿瘤复发转移和伤口愈合治疗新工具

日期: 2024-04-03
浏览次数: 18
Nature Communications原位水凝胶喷剂

术后肿瘤复发转移和伤口愈合治疗新工具
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Nature Communications原位水凝胶喷剂——术后肿瘤复发转移和伤口愈合治疗新工具

研  究  背  景


Nature Communications原位水凝胶喷剂——术后肿瘤复发转移和伤口愈合治疗新工具

色素瘤是一种由黑色素细胞(melanocyte)发展而来的恶性肿瘤,通常发生在皮肤上,但也可能发生在其他组织或器官中,如眼睛、黏膜、甚至消化道等处。黑色素瘤的发生与多种因素有关,包括遗传因素、紫外线暴露、免疫系统疾病等。
早期发现黑色素瘤并及时治疗是至关重要的,因为黑色素瘤在早期阶段通常是可治愈的。治疗方法包括手术切除、放疗、化疗和免疫疗法等。然而,临床治疗仍然存在一些局限性。对于晚期黑色素瘤,即使采用了多种治疗手段,也可能发生复发和转移,预后较差。此外,对于一些患者,肿瘤可能对治疗产生耐药性,导致治疗效果下降。临床治疗虽然已取得一定进展,但仍需要进一步的研究和探索,以提高黑色素瘤患者的治疗效果和生存率。
创新概述


手术后缺氧微环境的恶化被认为是肿瘤复发/转移和伤口愈合延迟的主要原因。该工作设计并构建了一种可喷雾的治疗性水凝胶(HIL@Z/P/H),包封肿瘤靶向纳米药物和光合蓝藻(PCC 7942),以防止肿瘤复发/转移,同时促进伤口愈合。在雌性小鼠术后B16F10黑色素瘤模型中,纳米药物可以通过肿瘤细胞内光动力治疗(PDT)诱导的级联反应破坏细胞氧化还原稳态。此外,PCC 7942光合作用产生的O2不仅可以促进氧化应激引发的细胞死亡,防止残余肿瘤细胞局部复发,还可以阻断缺氧诱导因子1α的信号通路,抑制肿瘤细胞的远处转移。此外,持久的氧气供应和PCC 7942分泌的细胞外囊泡(EVs)共同促进血管生成,加速伤口愈合过程。综上所述,所开发的HIL@Z/P/H既能预防肿瘤复发/转移,又能促进伤口愈合,在癌症术后治疗中具有很大的应用潜力。


研究要点
1. 靶向肿瘤治疗:HIL@Z纳米药物在近红外激光照射下能够实现对肿瘤的靶向治疗。通过PDT诱导的级联反应,HIL@Z纳米药物能够同时增加细胞内活性氧等物质并降低GSH水平,从而破坏细胞内的氧化还原稳态,达到治疗效果。
2. 逆转缺氧微环境:持久可控的氧气支持光合作用的PCC 7942能够有效逆转肿瘤细胞和术后伤口床的缺氧微环境。补充氧气不仅能增强PDT诱导的亚硝应激引发的细胞死亡,防止残余肿瘤细胞的局部复发,还能阻断HIF1α信号通路,抑制其远处转移。
3. 促进血管生成和伤口愈合:HIL@Z/P/H表现出促进血管生成和伤口愈合的行为。这部分归功于PCC 7942分泌的EVs和光合作用产生的氧气的协同作用,为伤口床的修复提供了良好的环境。
数据展示


Nature Communications原位水凝胶喷剂——术后肿瘤复发转移和伤口愈合治疗新工具

图1:可喷雾HIL@Z/P/H在肿瘤术后治疗中有效预防肿瘤复发/转移同时促进伤口愈合的示意图


Nature Communications原位水凝胶喷剂——术后肿瘤复发转移和伤口愈合治疗新工具

图2:纳米颗粒的表征:a. SEM, b. TEM,c.元素分布,d.不同纳米颗粒的粒径分布,e. zeta电势,f. UV-vis光谱,g. FT-IR光谱,h. XRD谱图。


Nature Communications原位水凝胶喷剂——术后肿瘤复发转移和伤口愈合治疗新工具

图3:可喷雾剂HIL@Z/P/H的特性及光合产氧能力。a. 不同水凝胶凝胶化前后的照片;b. 不同放大倍数下HIL@Z/P/H的SEM图像;c. HIL@Z/P/H的元素分布图;d. HIL@Z/P/H荧光图像;e. HIL@Z/P/H在不同天数的储存过程中释放的溶解氧;f.光触发循环O2生成HIL@Z/P/H。 


Nature Communications原位水凝胶喷剂——术后肿瘤复发转移和伤口愈合治疗新工具

图4:  HIL@Z/P/H在黑色素瘤不完全切除模型上的体内抗肿瘤性能。a. 在不完全黑色素瘤切除模型中HIL@Z/P/H抑制肿瘤复发的示意图;b. 不同组在14天治疗期间的肿瘤/伤口部位照片;c. 第14天不同治疗后的切除肿瘤照片;d. 肿瘤体积变化;e. 肿瘤重量变化;f. 小鼠存活率变化、g. 肿瘤切片H&E、TUNEL、Ki67和HIF-1α染色及h-j. 对应定量分析;k. 肺部肿瘤转移情况。


Nature Communications原位水凝胶喷剂——术后肿瘤复发转移和伤口愈合治疗新工具

图5:HIL@Z/P/H对伤口愈合的体内促进作用。a. HIL@Z/P/H促进全层皮肤缺损小鼠模型创面愈合的示意图;b. 皮肤创面照片;c. 未愈合创面痕迹;d. 治疗期间各组创面面积定量分析;e. 不同组伤口完全闭合时间;f. 各组创面第12天H&E、Masson染色。

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