安徽医科大学王华/张贵阳《iScience》: COF仿生纳米酶的构建及用于光热与化疗联合治疗肝癌

基于“模拟自然”的理念，仿生纳米载体因具备再现天然材料特征的优势而得到了广泛的应用。其中，细胞来源的仿生纳米载体因具有免疫原性低、循环时间长、靶向性强等多种天然特性而成为研究热点。细胞膜包被载体是将有机/无机合成纳米粒(NPs)包被一层天然细胞膜制备形成的纳米载体，其既能发挥合成NPs的作用，又具备来源细胞的天然复杂特性。近年来，共 价有机框架（Covalent organic frameworks, COF）作为一种来源丰富的新型有机多孔材料，在联合治疗方面具有巨大的发展潜力。然而，COF材料固有的生物相容性低、靶向特异性差等缺点极大地限制了COF在生物应用上的研究。

近日，安徽医科大学张贵阳与王华教授报道了一种仿生多功能COF纳米酶（图1），该纳米酶由AIEgen基COF和共价结合的金纳米颗粒组成。然后将纳米酶与HepG2细胞共培养，直到细胞膜与亲脂性COF载体共融和，再利用低温冲击法制备了一种灭活形式的COF纳米酶，该纳米酶内吞于HepG2细胞膜上，但是此时细胞失去了增殖能力和致病性。在激光照射下，COF纳米酶发生高温裂解，从而释放出COF纳米酶和高浓度药物，高效发挥其光热和药物联合治疗作用。相关论文“Tumor-derived covalent organic framework nanozymes for targeted chemo-photothermal combination therapy”在线发表于杂志《iScience》上。

图1. 自身肿瘤细胞锚定的COF纳米酶合成示意图，该酶在肝细胞癌的联合饥饿/化疗/光热治疗中显示出更高的光热转换效率、催化活性和靶向特异性

作者首先通过溶剂热合成法制备得到TPE-s COF，再对该COF进行X射线衍射和透射电镜实验，结果显示得到的COF具有良好的结晶度和均一的形貌(图2b和h)，然后将TPE-s COF-Au @ cisplatin与活细胞共培养后，再利用低温冲击法制备M @ TPE-s COF-Au @ cisplatin纳米酶(图3a)。

图2. TPE-s COF-Au @ cisplatin载体的合成示意图及表征

图3. M @ TPE-s COF-Au @ cisplatin纳米酶的合成与表征

随后，作者探究M @ TPE-s COF-Au @ cisplatin纳米酶的体外细胞摄取和光热能力，通过对共聚焦显微镜和流式细胞仪的结果分析，发现该纳米酶可以被细胞摄取，并且在进入细胞后发挥出显著光热治疗效果（图4）。

图4. M @ TPE-s COF-Au @ cisplatin纳米酶的体外细胞摄取和光热效果评价

接下来，作者通过活体成像技术探究M @ TPE-s COF-Au @ cisplatin纳米酶的体内分布和荧光特性。如图5结果显示，该纳米酶具有自发荧光特性，在体内循环后主要分布在肿瘤部位。

图5. 活体荧光成像及荧光特性

而体内抗肿瘤疗效结果展现出该纳米酶具有良好的光热效率(图6a)，在5分钟内升温到50℃左右，实现对肿瘤的长期抑制生长，抑制率高达90%以上(图6b和e)。

图6. 体内抗肿瘤效果评价

为了进一步验证 DDP 导致 DNA 损伤并激活凋亡信号转导途径。作者测试了各组材料或药物对γ-H2AX/ Bcl-2/ caspase-3/ Bax信号转导途径的影响。各项数据结果显示M@TPE-s COF-Au@DDP 组能够靶向饥饿/化疗/光热联合治疗肝肿瘤，所以对肿瘤生长的抑制显示出最明显的协同效应(图7)。

图7. 细胞凋亡信号转导通路

最后，作者探究体内M @ TPE-s COF-Au @ cisplatin纳米酶是否具备进一步增强了饥饿/化疗/光热联合治疗的靶向性和特异性识别，通过另外两个不同来源的肝癌（HCC）细胞（HCCLM3，MHCC-97H）构建了两种小鼠模型进行体内联合治疗实验。如图8所示，经过27天的治疗后发现，M@TPE-s COF-Au@DDP 纳米酶能够靶向治疗肝癌和显著抑制肿瘤生长。

图8. 体内M @ TPE-s COF-Au @ cisplatin纳米酶进一步增强了饥饿/化疗/光热联合治疗的靶向性和特异性识别

该文章的第一作者为安徽医科大学基础医学院的硕士生周胜南，田甜博士为共同第一作者，张贵阳和王华教授为文章的通讯作者，该研究得到王华教授的大力支持。上述工作得到基础与临床合作研究计划以及安徽省转化医学研究基金的资助。

原文链接：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2589004223014256

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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