基于红细胞膜构建自供氧仿生纳米载体及其在光声和荧光指导下的肿瘤声动力增强治疗

Non-invasive sonodynamic therapy (SDT) has been developed rapidly due to its advantages of high penetration depth and low side effect, however, tumor hypoxia greatly restricts its therapeutic effect. Here, based on the natural enzyme system of red blood cell (RBC), biomimetic nanoprobe is fabricated by encapsulating Ag2S QD in vesicle of RBC membrane. In vitro and in vivo experiments demonstrate that nanoprobe presents excellent biocompatibility and long blood circulation. After the oral administration of anti-tumor drug PEITC in mouse to increase the intracellular H2O2 concentration of tumor synergistically, the enzyme in the nanoprobe catalyzes endogenous H2O2 to increase O2 content and effectively alleviate tumor hypoxia. Ag2S QD, as a sonosensitizer for the first time, is triggered by ultrasound under the guidance of fluorescence imaging to generate reactive oxide species (ROS) to induce tumor cell death, and the increase content of O2 significantly enhances the effect of SDT. This work tactfully integrates the advantages of natural system and SDT, providing an insight for effective treatment of deep-seated tumor. This study will be used to study the basic law of cancer occurrence and development. Accurate diagnosis and treatment of malignant tumor by high resolution imaging provides a new reliable method.

本项目拟基于红细胞膜利用硫化银量子点的在体荧光和光声成像能力和声动力性能, 在荧光-光声成像监测下开展原位结肠癌的声动力增强治疗研究。其基本研究思路是将硫化银量子点包裹于红细胞膜囊泡内，同时将结肠癌靶向识别分子嵌入细胞膜表面构建多功能仿生纳米探针；在荧光-光声多模态成像监测下, 当探针注射进入小鼠体内后，红细胞膜的引入不仅延长了仿生纳米探针的在体循环时间，使其到达结肠肿瘤部位时，其上的靶向分子识别肿瘤细胞进而通过受体介导的内吞作用进入肿瘤细胞, 而且红细胞膜囊泡内的天然过氧化氢酶系统也会进一步催化肿瘤部位高含量过氧化氢生成氧气从而改善肿瘤乏氧状况；之后再利用超声照射肿瘤部位, 借助硫化银的声动力性能产生更多活性氧自由基，最终实现原位结肠癌的声动力增强治疗。为结肠癌的治疗应监测提供依据，指导抗肿瘤方案选择, 为研究癌症发生发展基本规律、恶性肿瘤的高分辨成像精准诊疗提供可靠新方法

本项目基于红细胞膜利用硫化银量子点的在体荧光和光声成像能力和声动力性能, 在荧光-光声成像监测下开展原位结肠癌的声动力增强治疗研究。其基本研究思路是将硫化银量子点包裹于红细胞膜囊泡内，同时将结肠癌靶向识别分子嵌入细胞膜表面构建多功能仿生纳米探针；在荧光-光声多模态成像监测下, 当探针注射进入小鼠体内后，红细胞膜的引入不仅延长了仿生纳米探针的在体循环时间，使其到达结肠肿瘤部位时，其上的靶向分子识别肿瘤细胞进而通过受体介导的内吞作用进入肿瘤细胞, 而且红细胞囊泡内的天然过氧化氢酶系统也会进一步催化肿瘤部位高含量过氧化氢生成氧气从而改善肿瘤乏氧状况；之后再利用超声照射肿瘤部位, 借助硫化银的声动力性能产生更多活性氧自由基，最终实现原位结肠癌的声动力增强治疗。为结肠癌的治疗应监测提供依据，指导抗肿瘤方案选择, 为研究癌症发生发展基本规律、恶性肿瘤的高分辨成像精准诊疗提供可靠新方法。项目原预期在国际SCI 收录期刊发表论文5~8篇，其中影响因子大于5的一区论文3~4篇，申请国家发明专利1~2项。截止目前，实际已在Nature Communications等国际SCI 收录期刊上发表标注该项目资助号的论文32篇，影响因子大于5的中科院一区论文20篇(其中大于10的有13篇)，授权和申请国家发明专利各1项，在成果方面超出了最初的计划。