上海硅酸盐所在肿瘤介入治疗支架表面设计方面取得系列进展

文章来源:上海硅酸盐研究所  |  发布时间:2018-03-04  |  【打印】 【关闭

  

  恶性梗阻是指中晚期癌症患者体内肿瘤填塞、压迫血管、消化管等重要的通道造成的梗塞,会给病人带来极大的痛苦,严重影响其生存质量。目前,临床通常采用介入治疗方式,将网状镍钛合金支架置于病灶,撑开肿瘤,恢复管腔通畅。支架可分为裸支架和药物洗脱支架,裸支架无抗癌功能,植入人体后,由于肿瘤侵袭,易发生再阻塞;药物洗脱支架虽然可通过释放抗癌药物抑制肿瘤生长,但其药物释放缺乏选择性,周围正常组织存在受损风险。因此,兼具裸支架“生物安全性”和药物洗脱支架“抗癌作用”的新型支架材料具有较佳研究价值和应用前景。为达成上述目标,中国科学院上海硅酸盐研究所刘宣勇研究员带领的研究团队基于肿瘤组织微环境与正常组织微环境的差异性,提出构建具有“选择性生物学效应”的支架表面,取得系列进展。 

  该团队通过水热合成在镍钛合金表面构建出镍钛层状双氢氧化物(NiTi-LDHs)薄膜,该薄膜为碱性化合物,在肿瘤的微酸性环境下易降解,可释放毒性较大的镍离子,从而抑制癌细胞的生长;而在正常组织的弱碱性环境中,NiTi-LDHs薄膜稳定性较高,表现出良好的生物相容性(ACS Appl. Mater. Inter., 2015, 7(15) : 7843-7854.)。但上述薄膜对肿瘤抑制作用有限,还远达不到临床要求。为进一步提高其抗癌能力,该团队利用NiTi-LDHs表面丰富的羟基,通过聚苯乙烯磺酸钠修饰,实现了其对抗癌药物的负载,发现该载药系统表现出pH响应型药物释放行为,同时还可促进癌细胞对药物的吸收,能够有效杀伤癌细胞,但其对正常细胞也会造成较大损伤(ACS Appl. Mater. Inter.,2016, 8(37): 24491-24501)。为延缓药物释放速率,降低材料的系统毒性,该团队利用NiTi-LDHs的层状结构,将具有抗癌抗菌作用的丁酸根离子负载于NiTi-LDHs片层之间,发现上述载药平台具有微环境调节功能,可消耗肿瘤和炎症环境中的过氧化氢,同时释放丁酸根,显示较佳的抗癌抗菌作用,该工作以“Butyrate inserted Ni-Ti layered double hydroxide film for H2O2 mediated tumor and bacteria killing”为题发表于《今日材料》(Mater. Today, 2017, 20(5): 238-257)。 

  近日,该团队又在镍钛合金表面设计了一种金纳米棒修饰的NiTi-LDHs载药薄膜(Au@LDH/B)。由于金纳米棒具有较佳的光热效应,在近红外光辐照下,薄膜表面温度升高,NiTi-LDHs在高温作用下发生晶相转变,由层状双氢氧化物转变为层状双氧化物(LDOs),层间距减小,储存于NiTi-LDHs层间的药物随之释放,在热疗与化疗的协同作用下,肿瘤生长可被有效抑制。停止近红外光辐照后,薄膜晶型逆转变为层状双氢氧化物结构,环境中多余的药物分子“回流”至NiTi-LDHs层间,从而缓解药物对正常组织的损伤。该工作以“NIR-triggered crystal phase transformation of NiTi-layered double hydroxides films for localized chemothermal therapy”为题发表于Advanced ScienceDOI: 10.1002/advs.201700782)。 

  上述系列研究工作得到国家自然科学基金委、中国科学院和上海市科委等项目的资助。 

   

  丁酸根负载NiTi-LDHs在过氧化氢作用下释放层间丁酸根 

   

  镍钛合金表面Au@LDH/B薄膜形貌(a),近红外光调节Au@LDH/B晶型转变(b),近红外光调节Au@LDH/B层间药物释放示意图(c