高大威/楼宏铭团队Mater. Horiz.：“纳米淋巴管”用于光催化解水降低肿瘤间质液压，实现流体动力学治疗

Natt

2020-11-19

目前，抗肿瘤纳米药物在肿瘤的递送效率少于0.7％，如此低的递送效率使纳米药物的未来发展陷入瓶颈。肿瘤部位的压力屏障被认为是限制递送效率的重要原因之一，在肿瘤组织处缺乏淋巴系统，血液通过高通透性的血管间隙向肿瘤间质输注后无法回流到血液系统，导致肿瘤间质液体压力(TIFP)逐渐升高。升高的TIFP形成极难抗衡的阻力限制血液向肿瘤部位的持续灌注，大量的药物聚集在肿瘤边缘，无法通过对流扩散渗透肿瘤中心。因此，迫切需要从间质液压的角度出发，深入探讨其成因、瘤内流体递送机制、药物渗透机制和递送效率之间的关系，并寻找一种从根源上高效降低TIFP的解决策略。

在此，燕山大学高大威团队和华南理工楼宏铭团队合作报道了一种“纳米淋巴”策略，该策略从组织液、血液和淋巴的角度阐明纳米药物瘤内递送机制，为增强药物渗透效率的提供了崭新的视角。首先，作者发现由于肿瘤间质液的主要成分是水，且水含量与TIFP呈明显的正相关，因此若通过降低水的含量来降低肿瘤间质液的体积，使TIFP降低，打通了类似淋巴引流样的血液淋巴循环的路径，就可以使血液携带药物持续向肿瘤组织深层递送，增强抗肿瘤药物渗透效率。

本文要点：

1）实验采用二次剥离法制备了石墨相氮化碳(g-C₃N₄)，并进一步负载化学发光剂鲁米诺和化疗药物阿霉素，最后包裹肿瘤细胞膜制备成“纳米淋巴”。 “纳米淋巴”在肿瘤部位原位发光的激发下，肿瘤部位过量的乳酸充当牺牲剂的条件下，石墨相氮化碳（g-C₃N₄）分解肿瘤间质液中的水产生氢气和活性氧(reactive oxygen species, ROS)。

2）氢气随后被释放出去，ROS用于诱导肿瘤细胞凋亡，因此肿瘤部位减少的水会导致TIFP的降低和血液灌注的增强。增强的血液灌注会促进纳米药物在肿瘤部位的对流扩散过程，从而增强药物渗透效率。结果显示，“纳米淋巴”将肿瘤组织中的TIFP降低至62.11%，在肿瘤中心的渗透率为8.98%。此外，血液灌注增强的同时血氧含量也会增加，改善肿瘤细胞的多药耐药性。

综上所述，作者从崭新的角度出发探索纳米药物在瘤内的递送机制，引入流体动力学的概念填补这一领域的机制缺失，并首次将光催化解水的策略应用于肿瘤间质液压降低这一难题，将这一兼具提升药物递送效率和增强治疗效果的策略定义为流体动力学治疗，打开了瘤内药物递送的新篇章。

参考文献： 

Cong, C. et al. “Nano-Lymphatic” Photocatalytic Water-Splitting for Relieving Tumor Interstitial Fluid Pressure and Achieving Hydrodynamic Therapy, Materials Horizon. 2020.

DOI: https://doi.org/10.1039/D0MH01295E

https://doi.org/10.1039/D0MH01295E.