复旦大学JACS孔彪团队开发智能纳米环，为难渗透实体瘤治疗带来新希望

对许多实体瘤患者来说,治疗中最棘手的问题之一并不是药物“不够强”,而是药物“进不去”。在一些组织致密、血管屏障复杂的病灶中,药物和纳米载体常常只能停留在肿瘤周边,难以继续深入,这也是影响治疗效果的重要原因之一。针对这一生命健康领域的实际难题,复旦大学孔彪、江立波、董健团队开发出一种能够深度穿透实体瘤的智能介孔纳米环,为难渗透病灶治疗带来了新的可能。

图1 扩散受限非平衡硅化驱动的环形拓扑形成机制

研究团队从自然界生物硅化过程中获得启发。以硅藻、海绵等生物为例,其体内复杂精细的硅结构并非由固定模板简单复制形成,而是在动态变化的微环境中,经由有机分子调控、软限域约束及局部时空不均一共同作用逐步构筑。研究团队借鉴这一自然过程,提出凝聚体导向的硅化新策略,成功实现六角有序介孔纳米环的可控构建。

与传统球形纳米颗粒不同,这种纳米环具有中心空腔和特殊曲率。这种独特拓扑不仅让它在体内停留得更久,还能帮助它更顺利地穿过肿瘤血管,进一步进入肿瘤深部组织。实验数据显示,与球形颗粒相比,介孔纳米环的肿瘤富集提升达173%,同时肝脾清除更低,显示出更优的体内递送表现。

图2 环形拓扑增强肿瘤外渗与组织穿透

研究人员进一步发现,纳米环之所以能“走得更深”,一方面是因为其中心空腔和异质曲率改变了与细胞膜的接触和包裹方式,使其不易被巨噬细胞快速清除;另一方面,这种环形拓扑也更有利于其在致密肿瘤间质中穿行。换句话说,这种材料并不是简单把药“送到”肿瘤,而是更有希望把药“送进”肿瘤深处。

在脊柱转移瘤模型中,这种智能纳米环展现出良好的治疗前景,尤其在难渗透病灶中优势更为明显。研究表明,材料形状和拓扑结构本身可以成为影响治疗效果的重要因素,这为实体瘤精准治疗带来了新的设计思路。该成果不仅为新一代智能肿瘤递送材料研发提供了重要基础,也为提升实体瘤尤其是深部、难渗透病灶的治疗效果带来了新的希望。