近日，南方医科大学樊俊兵教授、南方医科大学南方医院血管与介入科赵玮博士、广东医科大学附属医院黄佳浩教授报道了一种基于Janus颗粒的结构化碘化油乳滴微球栓塞剂，解决了长期以来临床碘化油栓塞剂不稳定、血管易复通，栓塞作用弱，非靶向栓塞等问题。同时，赋予临床液体碘化油新的特点—优异的粘弹性形变能力，使其能通过形变递送到远端更细的血管，实现血管终末栓塞，显著提升了栓塞效果。相关工作以“Janus Particle-Engineered Structural Lipiodol Droplets for Arterial Embolization”发表在《Nature communications》。该论文的第一作者为南方医科大学硕士研究生陶思建和南方医院主治医师林炳权，南方医科大学基础医学院樊俊兵教授、南方医科大学南方医院赵玮博士及广东医科大学附属医院黄佳浩教授为该论文的共同通讯作者。
自1978年，日本大阪市立大学Yamada教授提出经导管动脉化疗-栓塞(TACE)疗法以来，以碘化油为代表的液体栓塞剂由于可显影，载药谱广等优点，已广泛应用于临床肿瘤等疾病的治疗。然而，经过40多年的临床实践，发现液体碘化油栓塞剂体系很不稳定，容易造成血管复通，栓塞作用弱，非靶向栓塞等不良并发症。同时，在肿瘤的化疗-栓塞中，现有的其它栓塞剂，如载药微球，尽管稳定性大大提升，但由于其粘弹性形变能力较弱且不能显影，难以适应不同尺度的血管结构（动脉血管内径最大的1-2 cm，最小的小于50 μm），实现血管远端终末栓塞。因此，发展新型的化疗-栓塞剂体系，能够适应不同尺度和结构的血管、可视化递送、提升临床栓塞剂体系的栓塞效果，具有重要的科学意义和临床价值。
文章要点
1) 利用两亲性的Janus颗粒在碘化油-水界面的自组装的策略，构建了液体内核为碘化油液滴，壳层界面为Janus颗粒的碘化油乳液滴微球，实现将临床液体碘化油微球化，使其“刚柔并济”—具备像固体微球良好的机械稳定性，同时赋予液体碘化油优异的粘弹形变性，显著提升了临床液滴碘化油的稳定性和栓塞能力，同时避免了非靶向栓塞造成的副作用。
2) 通过Janus颗粒界面组装赋予碘化油乳滴微球优异的粘弹形变能力，依靠形变提高了微球在血管内的栓塞密度。依靠形变使得碘化油乳滴微球到达远端更细的动脉血管，实现血管终末栓塞，展示出优异的栓塞能力，有望为提升临床肿瘤化疗-栓塞效率提供全新的策略。
团队介绍
南方医科大学樊俊兵教授团队主要致力于仿生生物医用界面材料的精准设计及其在肿瘤药物递送与治疗方面的应用研究。运用“材料学”+“医学”的交叉知识背景，提出了结构化生物界面的设计思想，发展了系列表面结构和化学组成可调的异质结构生物颗粒界面材料（如Janus颗粒，异质多孔颗粒等），进行了痕量疾病标志物的高特异性检测（Sci. Adv., 2017, 3, e1603203; Adv. Mater., 2018, 30, 1803299; Adv. Mater., 2019, 31, 1900391; Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1802493；ACS Nano, 2019）；在此基础上，发展了基于异质微纳米颗粒的仿生药物递送系统，通过其粘弹性结构调控，增强了与细胞界面的结构和分子识别相互作用，显著提升了药物颗粒穿越生理屏障和深层次渗透肿瘤组织的能力，实现了胶质瘤等高效治疗（Adv. Mater., 2023, DOI:10.1002/adma.202304187；Adv. Mater., 2022, 34, 2106510；Advanced Science, 2022, 9, 2105274；Bioact. Mater., 2022, 13, 179；Nano Lett., 2021, 21, 1484；Journal of Controlled Release, 2023, 356, 691）。
基于Janus颗粒的结构化碘化油乳液滴微球用于动脉栓塞示意图
大规模制备基于Janus颗粒的结构化碘化油乳滴微球：具有良好的稳定性、X线下可显影能力。根据临床需求，通过调节Janus颗粒的浓度、油水比等，可实现结构化碘化油乳滴微球粒径从约25微米到480微米之间可控制备，且一批次可制备25克结构化碘化油乳滴微球。此外，基于Janus颗粒的结构化碘化油乳液滴还具有药物包封效率高，药物缓释，广谱载药等特点。
基于Janus颗粒的结构化碘化油乳滴微球具有优异的粘弹性和栓塞能力。在外力作用下能够形变成不同的形状，如椭球形、哑铃形、雪人形等结构。大鼠体外肝脏模型结果表明：基于Janus颗粒的结构化碘化油乳滴微球能够栓塞不同直径的血管，通过粘弹性形变到达末端更细的血管。
基于Janus颗粒的结构化碘化油乳滴微球可实现体内可视化递送且具有良好的栓塞能力。结构化碘化油乳滴微球在DSA透视模式下清晰可见，能实时观察结构化碘化油乳液滴分布情况及栓塞程度。相比临床栓塞微球和碘化油乳液，基于Janus颗粒的结构化碘化油乳滴微球具有更好的稳定性及显影能力，栓塞后碘化油乳液滴可长时间沉积于血管中，展现出优异的栓塞能力。同时，并未出现其它器官的非靶向栓塞。
基于Janus颗粒的结构化碘化油乳滴微球具有优异的栓塞能力。病理结果表明，相比临床栓塞微球和碘化油乳液，结构化碘化油乳滴微球能够适应不同水平的血管，从而实现了对新西兰大白兔肾脏的高效栓塞。
文章信息：
Sijian Tao, et al. Janus particle-engineered structural lipiodol droplets for arterial embolization. Nature communications. 2023, 14, 5575.
https://www.nature.com/articles/s41467-023-41322-6
转自：“高分子科学前沿”微信公众号
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