【導讀】基于納米粒子的藥物輸送系統在當前實體瘤的治療中仍是一項重大挑戰，主要是由于其滲透能力有限。

3月19日，南方醫科大學研究人員在期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》上發表了研究論文，題為“Photodynamic gel-bombs enhance tumor penetration and downstream synergistic therapies”，本研究中，研究人員成功設計出光動力凝膠炸彈，其能夠利用光動力觸發的爆炸能量和受體介導的轉胞吞作用深入腫瘤組織，顯著提高乳腺癌的治療效果。這種光動力凝膠炸彈是通過將強效成分負載到交聯的鈣離子凝膠中制備而成。在激光照射下，所制備的光動力凝膠炸彈能夠產生爆炸能量，從而分裂成眾多納米碎片。光動力觸發的爆炸能量隨后驅動這些納米碎片通過腫瘤細胞間的間隙深入腫瘤組織。在后續階段，這些納米碎片還表現出出色的轉胞吞作用能力，有助于進一步深入腫瘤組織。治療成分向腫瘤組織的滲透和積聚得以增強，顯著提高了對乳腺癌的抗增殖能力。

https://www.nature.com/articles/s41392-025-02186-y#Sec7

01

研究背景

腫瘤持續對全球人類健康構成重大威脅。近幾十年來，基于納米粒子的藥物遞送系統的發展引起了極大的關注，因為它們有望提高抗腫瘤療效。然而，這些系統在治療實體瘤方面存在重大挑戰。這主要是由于其有限的滲透能力，受到腫瘤微環境異常的阻礙。

為了提高納米藥物在腫瘤組織中的滲透能力以增強其抗腫瘤效果，人們已經做出了諸多努力。這些策略通常利用腫瘤微環境的獨特特性，如低 pH 值、缺氧和特定酶，來重塑腫瘤微環境。人們嘗試了多種響應型藥物遞送系統以提高其滲透能力。特別是可斷裂的納米顆粒藥物遞送系統，在提高滲透方面取得了顯著成效。這些可斷裂的納米顆粒通常在循環中具有較大的尺寸，但在腫瘤微環境中的刺激下會分裂成較小的顆粒。盡管通過減小尺寸來增加這些可斷裂納米顆粒藥物遞送系統滲透深度的嘗試不斷進行，但它們的滲透仍然依賴于被動擴散穿過密集的細胞間質，沒有驅動力，從而導致滲透緩慢且效率低下。

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作用原理

光動力凝膠炸彈是通過將強效成分Ce6和二氧化錳（MnO2）納米顆粒以及化療藥物阿霉素（DOX）負載到鈣離子（Ca2+）交聯的海藻酸鈉凝膠中構建而成。當乳腺癌部位接受激光照射時，光動力凝膠炸彈一旦進入腫瘤部位，就能產生足夠的活性氧（ROS）以提供爆炸能量。因此，光動力凝膠炸彈滲透的第一驅動力是光動力觸發的爆炸能量。在激光照射下，這些光動力凝膠炸彈能夠使凝膠網絡分解成眾多納米碎片。同時，這種爆炸能量進一步推動這些納米碎片通過腫瘤細胞間的間隙深入滲透到腫瘤組織中。光動力凝膠炸彈滲透的第二個驅動力是受體介導的轉胞吞作用。除了Ce6，MnO2納米顆粒還能利用腫瘤微環境中的H2O2和H+產生O2，這也能提高光動力效率。同時，生成的Mn2+還能與DOX協同作用，共同刺激cGAS/STING通路的增強，從而賦予潛在的抗腫瘤特性。此外，釋放的過量Ca2+還能進一步誘導腫瘤細胞凋亡。因此，通過光動力凝膠炸彈介導的協同療法，治療成分在腫瘤組織中的增強滲透和積累顯著提高了腫瘤的治療效果。

用于增強腫瘤深層滲透和協同治療的光動力凝膠炸彈示意圖

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結論

總之，研究人員開發出了光動力凝膠炸彈，使其能夠深入腫瘤組織，顯著提高乳腺癌的治療效果。光動力凝膠炸彈能夠深入腫瘤組織，實現高效治療成分的遞送以及后續的協同治療，為實體瘤的治療提供了有前景的途徑。

參考資料：

https://www.nature.com/articles/s41392-025-02186-y#Sec7

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