纳米材料——声激活Z型异质结增强声动力性自噬抑制及三阴性乳腺癌治疗

  声动力治疗（SDT）作为一种有效的治疗手段，能够在肿瘤内产生有毒的反应性氧物种（ROS），用于对抗难治性三阴性乳腺癌（TNBC）。然而，由于癌细胞通过线粒体自噬机制减少线粒体氧化损伤，其治疗效果受到限制。本文报告了一种“全能”肿瘤治疗策略，将纳米声敏剂增强的非侵入性SDT与自噬抑制相结合。该策略通过合理构建声激活液体Z型异质结实现，该异质结通过两种声敏剂PtCu3纳米笼和抑制自噬的BP纳米片，通过亲水性有机连接物（PEI-PEG5000-C18）连接。共轭的电子介体（M，Cp*Rh(phen)Cl）被战略性地放置在两个声敏剂之间，以促进电子转移。基于M的Z型异质结结构延长了声激活电子-空穴对的分离时间，在超声刺激下实现高效的ROS生成。更重要的是，PtCu3释放的Cu2+通过减少磷空位形成能，加速BP降解，改善BP-M-PtCu3的生物降解性，并促进磷酸根离子的生成。这些离子提升了溶酶体pH值，抑制了受损线粒体在自噬溶酶体中的水解，从而防止癌细胞在氧化应激下自我保护，并有效消除TNBC。相信基于M的声激活Z型异质结将成为一种有前景的声敏剂结构，而声动力性自噬抑制策略为癌症治疗提供了宝贵的前景。

创新点：

1. 提出了一种创新的治疗策略，通过结合纳米声敏剂增强的声动力治疗与自噬抑制，克服了癌细胞通过线粒体自噬自我保护的机制，从而提高了治疗效果。

2. 构建了一个基于M的声激活Z型异质结，将PtCu3纳米笼和BP纳米片与电子介体Cp*Rh(phen)Cl结合，促进了电子转移和ROS生成。

3. 通过PtCu3纳米笼释放的Cu2+，加速了BP的降解，提高了BP-M-PtCu3体系的生物降解性，并促进了磷酸根离子的生成。

4. 生成的磷酸根离子通过提升溶酶体pH值，抑制了受损线粒体的水解，从而阻止癌细胞通过自噬机制自我修复。

对科研工作的启发：

1. 可以进一步探索声动力治疗与细胞自噬之间的关系,研究如何利用不同的治疗手段联合应用，以最大化治疗效果。

2. 通过设计具有多重功能的纳米材料，如本研究中的Z型异质结，可以在同一系统中实现不同的治疗效果。

3. 通过深入研究如何打破肿瘤细胞的耐药性机制，尤其是线粒体自噬和自我修复机制，可以为癌症的精准治疗和耐药性肿瘤的治疗提供新的思路和策略。

思路延伸：

1. 除了声动力治疗，还可以考虑将其他治疗方式（如光动力治疗、化学疗法、免疫治疗等）与自噬抑制联合使用，开发多模式治疗策略，以提高抗癌疗效。

2. 未来可以通过细胞反应学和动物模型的进一步实验，量化ROS生成与癌细胞自噬、凋亡及治疗效果之间的关系，深入了解ROS的作用机制，从而优化治疗方案。

3. 尽管本研究聚焦于TNBC，未来可以将该治疗策略扩展到其他类型的癌症中，尤其是那些具有强烈自噬能力和耐药性的癌症进一步验证其广泛的临床适用性。

4. 未来可以开发更多种类的声激活材料，设计出能够在更低能量下激活的纳米材料，降低治疗过程中可能产生的副作用，同时增强其治疗效率。

来源：

Adv. Mater.
Pub Date  : 2024-12-01
DOI : 10.1002/adma.202413601

Yi Zheng, Tianhu Zhang, Meiqi Chang, Lili Xia, Liang Chen, Li Ding, Yu Chen, Rong Wu