癌细胞内高表达的GSH可以作为刺激源,用于刺激具备GSH响应能力的纳米药物,从而实现选择性的癌细胞杀伤。然而,在纳米药物中引入GSH响应的结构往往需要复杂的有机合成过程,以及可能伴随的毒副作用。针对这类问题,我们借鉴了细胞内递送铜离子的方式(图1),制备了一种基于类似方式的GSH响应型纳米药物(β-lapa@Cu-PMs)。该材料通过先形成包封有药物(β-lapachone)的胶束,再交联Cu-PDA外壳制备所得,最终结构呈壳核结构,分别由负载药物的PS疏水内核和交联有Cu-PDA的PAA亲水外壳组成。该纳米药物进入癌细胞后,壳层中的Cu被细胞内高表达的GSH还原成Cu(I),由于GSH对其的亲和力高于PDA,故能将Cu(I)从Cu-PDA的结构中抽出,从而导致Cu的释放和壳层的破裂。同时,失去外壳层的保护后,内负载的β-lapachone也会被逐渐释放,产生化疗效果的同时也会放大细胞内H2O2的水平。随后,Cu(I)会与被放大的H2O2进行芬顿反应,产生大量的羟基自由基,对癌细胞造成氧化损伤,从而实现化疗和化疗增强的化学动力学疗法的协同作用。在体外实验中证实,经过GSH处理后,纳米药物的壳层出现破裂,且铜离子和药物都呈现出明显的响应释放趋势。在细胞层面中证实,材料可以被癌细胞摄取,同时消耗其中的GSH并上调ROS,对肝癌细胞(SMMC-7721)的毒性要明显大于正常细胞(NIH-3T3),进一步证明了GSH响应的特性。最后,在动物实验中(小鼠模型),材料能通过被动靶向效应富集于肿瘤细胞,并呈现出良好的抗肿瘤性能(抑瘤率=70.8%)。总而言之,材料的GSH响应性能和良好的抗癌效果都被证实,这一设计策略和实验结果为新型的仿生GSH响应结构的设计与应用提供了思路。相关研究发表在Advanced Healthcare Materials (2021, 2101634) 期刊上。
仿生GSH响应的β-lapa@Cu-PMs用于癌症治疗