基于“肿瘤外泌体-同源红细胞”仿生纳米囊泡的精准可控构建并用于肿瘤可视化联合治疗的研究

Exosomes are a valuable biomaterial for the development of novel nanocarriers as functionally advanced drug delivery system. Tumor-derived exosomes have attracted much attention because of their homing effect. However, whether tumor-derived exosomes can be used as a novel targeted drug delivery system are related to the following factors: safety and the blood circulation time, assuming that this determines their targeting efficiency. In other words, tumor-derived exosomes need to be engineered in order to increase their safety and the blood circulation time for clinical application. To control and modify the performance of tumor-derived exosomes, we construct a series of biomimetic nanovesicles by fusing exosomes membranes with autologous erythrocyte membrane using membrane-fusion method. On this basis, we design a synergetic nano-delivery system for tumor therapy by assembling biomimetic nanovesicles, the carrier particles (MSN), chemotherapeutic drug and photosensitizer , achieving long circulation, homotypic targeting, visualized therapy and combined therapy. Based on the homologous tumor model, the efficacy of this system was extensively studied by toxicity test in vitro and in vivo. The final purpose is to optimize all these parameters to get the synergetic nano-delivery system with good safety, accuracy and controllability. This study will be of great significance to expand ideas for the drug delivery system.

肿瘤化疗过程亟需开发与自体生理微环境、肿瘤类型相匹配的药物载体，肿瘤来源外泌体作为天然内源性载体且具有归巢效应而受到广泛关注。但其直接作为药物载体应用，存在体循环时间短、载药量低的问题。针对以上问题，本项目拟通过膜融合技术，利用同源红细胞对肿瘤外泌体进行天然改性，精准可控地构建出粒径均一、尺寸可控的仿生纳米囊泡，实现安全性、稳定性、靶向性和长循环性的高度协调；在此基础上，设计仿生纳米递送系统，完成纳米囊泡、纳米颗粒、化疗药物和光敏剂等多组分的组装。组装后的仿生可视化递药系统既拥有肿瘤外泌体膜和红细胞膜的天然性质，可实现体内的长效循环和精准投递；又具有多功能颗粒的性质，可实现治疗过程的可视化监控及化疗、光热治疗、光动力治疗的协同一致。建立同源肿瘤模型，通过一系列的体内外实验对该系统的安全性、可控性和治疗效果进行验证，这将为该仿生纳米递送系统的临床应用提供重要的科学依据。

肿瘤化疗过程亟需开发与自体生理微环境、肿瘤类型相匹配的药物载体，肿瘤来源外泌体作为天然内源性载体且具有归巢效应而受到广泛关注。但其直接应用为药物载体，存在体循环时间短、载药量低的问题。针对以上问题，本项目通过膜融合技术，利用同源红细胞对肿瘤外泌体进行天然改性，获得了基于“肿瘤外泌体-同源红细胞”的仿生纳米囊泡TREV。TREV具有明显的双层膜结构，粒径均一可控、分散性和稳定性好；免疫源性低，对细胞生长无明显毒性；囊泡表面保留了外泌体和红细胞的膜蛋白，对同源肿瘤细胞具有良好的靶向能力，且能够躲避巨噬细胞的摄取，实现了安全性、稳定性、靶向性和长循环性的高度协调。通过膜包被技术，完成TREV与多尺寸颗粒的组装，包括多孔聚苯乙烯微球、纳米级尺寸的金棒和硅球等，提示TREV对颗粒的修饰具有普适性，且过程简单、快速。在此基础上，以TREV为膜，介孔硅为基质，共载化疗药物与光敏剂，获得仿生递药系统TRMDI。TRMDI具有明显的核-壳结构，保持了纳米级的粒径尺寸，载药量高，且有效保留了外泌体膜和红细胞膜的天然性质，可被同源肿瘤细胞高效摄取，实现了递送过程的精准投递和长效循环。TRMDI具有pH/光热双重响应性释药性能，提高了化疗/光热/光动力治疗的协同作用效果，且激活细胞凋亡通路，促进细胞凋亡，对肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭起到明显的抑制作用，将荷瘤小鼠生存期由28天延长至52天，展现出良好的体内治疗效果。TRMDI具有较好的生物相容性和安全性，给药后主要组织脏器没有明显病理变化，血常规各项指标正常，无明显的排异反应和肝肾功能损伤。综上所述，TRMDI既拥有肿瘤外泌体膜和红细胞膜的天然性质，实现了递送体系的体内精准投递和长效循环；又具有多功能颗粒的性质，实现了治疗过程的可视化监控及化疗、光热治疗、光动力治疗的协同一致，这些结果为仿生递送系统在肿瘤治疗方向的发展提供了一定的理论基础和数据参考。