• 浙大學者研發抗癌貼片,可在瘤內催化產生抗癌藥物

    發布時間:2021-05-12來源:浙大新聞辦

    2021年5月10日,浙江大學藥學院顧臻教授團隊在《自然》子刊Nature Nanotechnology上在線報道了一項他們最新的研究成果-“生物正交催化貼片”(Bioorthogonal Catalytic Patch)(圖1),用于腫瘤的治療。研究團隊以聚乙烯醇(PVA)作為微針貼片的基質,在其中摻入鈀納米顆粒沉積的二氧化鈦納米片,制備了一款能夠增效減毒、使用方便的生物正交催化器件(圖2),可以在使用貼片的地方“指哪打哪”,通過催化反應,原位產生抗癌藥物。

    圖1. 微針貼片介導生物正交催化抗腫瘤的示意圖

    近年來,圍繞過渡金屬介導的生物正交催化反應的研究方興未艾,通過該反應可選擇性地標記生物分子或原位合成生物活性物質。執行生物正交催化的過渡金屬催化劑主要包括配合物和納米顆粒等。然而,受限于過渡金屬配合物不可預測的毒性、缺乏靶向性和有限的穩定性,目前多數研究仍局限于細胞層面上。比如,過渡金屬催化劑如何在治療后移除、潛在的金屬毒性、免疫原性、非特異性沉積引起非目標位點的催化反應等問題,阻滯了生物正交催化的臨床應用。

    這款抗腫瘤貼片中,鈀納米顆??梢源呋?/span>N-(烯丙氧羰基)-保護的藥物分子(前體藥物)的“脫籠反應”,使得原本毒性很小的前體藥物快速變成有抑瘤作用的藥物。二氧化鈦納米片上富含羥基,既可以作為鈀納米顆粒催化劑的載體,又可以在PVA基質中均勻分散,賦予微針足夠的強度,以微創的形式刺入瘤體。研究團隊使用小鼠黑色素瘤模型,證實了通過系統給藥方式注入體內的化療藥物阿霉素的前藥分子,可以在預先插入微針貼片的腫瘤內原位激活,產生阿霉素分子并富集,顯著抑制腫瘤生長。利用這種具有生物正交催化能力的貼片器件,局部激活前藥,不僅可以使藥物的劑量增加,還降低了原藥對健康器官和組織的毒副作用。特別地,此種微針在水化狀態下仍具備足夠的機械強度,方便整個器件在使用過后的移除,避免在體內殘留過渡金屬或引起炎癥等反應。

    圖2. 負載鈀納米顆粒沉積的二氧化鈦納米片的生物正交催化貼片。負載過渡金屬催化劑的微針貼片的實物圖(a), 掃描電鏡圖(b),微針切片掃面電鏡圖(c)。

    顧臻團隊近年來提出了“對癥下藥”閉路透皮遞藥系統的新概念,研發了血糖響應性“智能胰島素貼片”,并系統拓展了微針的生物醫用創制。在此項研究中,他們使用微針貼片作為生物正交催化劑的載體,實現了以簡便有效的方式在腫瘤部位進行局部原位抗癌前藥的正交激活。在允許攝入高劑量前藥的同時,只在腫瘤部位催化合成有治療效果的藥物,減少了原藥對正常器官和組織的毒副作用,而針體里有毒性的催化劑可連同微針貼片從體內移除。

    本研究通過結合微針貼片與過渡金屬催化劑,發展了一種簡潔有效的生物正交催化器件,為在活體內實現非天然催化反應提供了新思路,期待該創新器件的發明能衍生出更多的增效減毒的藥物及相關診療技術。

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