Effective tumor vessel barrier disruption mediated by perfluoro-N-(4-methylcyclohexyl) piperidine nanoparticles to enhance the efficacy of photodynamic therapy

全氟n -(4-甲基環己基)哌啶納米顆粒能有效破壞腫瘤血管屏障

來源：The Royal Society of Chemistry 2021  Nanoscale, 2021, 13, 13473–13486

 

1. 摘要核心內容

 

本研究開發了負載全氟-N-(4-甲基環己基)哌啶的白蛋白納米粒子（PMP@Alb），通過靶向抑制血小板功能破壞腫瘤血管屏障，系統性解決光動力療法（PDT）三大瓶頸：

 

三效協同機制：

 

攜氧功能：PMP攜氧能力使腫瘤缺氧逆轉（HIF-1α↓50%，圖5A-B）；

 

血管屏障破壞：抑制血小板活化（凝血收縮時間↑18倍，圖2F），增強血管通透性（Evans Blue滲透↑2倍，圖4B-C）；

 

 

 

免疫微環境調控：促進T細胞浸潤（CD8?T細胞↑3倍，圖5E-G）。

 

PDT增效：聯合ICG@Lip（吲哚菁綠脂質體）使腫瘤抑制率↑至95%（圖6），且無顯著毒性（圖8）。

 

 

2. 研究目的

 

驗證血小板抑制策略在多種腫瘤模型（膀胱癌MB49）中的普適性；

 

設計多功能納米粒子同步解決PDT三大瓶頸（缺氧、藥物滲透不足、免疫抑制）；

 

評估PMP@Alb聯合ICG@Lip的治療潛力及安全性。

 

3. 研究思路

 

分子設計→體外驗證→體內療效：

 

納米粒子合成：

 

超聲乳化法制備PMP@Alb（粒徑140-300 nm，圖2A）；

 

負載ICG的脂質體（ICG@Lip）作為PDT藥物載體。

 

體外機制驗證：

 

血小板抑制：凝血收縮實驗（圖2D-F）、血小板黏附/聚集實驗（圖2G-I）；

 

缺氧逆轉：HIF-1α免疫熒光檢測（圖5A-B）；

 

PDT增效：ROS生成↑（IC??從39.5μM→4.6μM，圖3D-E）。

 

體內療效評價：

 

藥物滲透：Evans Blue示蹤血管通透性（圖4B-C）；ICG@Lip腫瘤蓄積↑（圖4F-H）；

 

免疫調節：流式檢測T細胞浸潤（圖5E-G）；

 

抑瘤效果：腫瘤體積/重量監測（圖6），組織學分析（圖7）。

 

 

4. 關鍵數據及研究意義

（1）PMP@Alb特性表征（圖2）

 

數據：

 

血小板抑制：12.8 mg/mL PMP@Alb使凝血收縮時間從42.7 min→798.3 min（圖2F）；

 

攜氧能力：氧飽和后溶解氧濃度↑4倍（圖2C）。

 

意義：首次證實PMP@Alb兼具血小板抑制與攜氧雙功能，為靶向腫瘤血管屏障提供新工具。

 

（2）腫瘤微環境重塑（圖4-5）

 

數據：

 

血管通透性：Evans Blue腫瘤蓄積量↑96%（56.4 vs. 28.7 μg/g，圖4B-C）；

 

缺氧逆轉：HIF-1α表達↓50%（圖5A-B）；

 

免疫浸潤：CD8?T細胞浸潤↑3倍（圖5G）。

 

意義：揭示血小板抑制可同步改善藥物滲透、氧供及免疫抑制，突破PDT多重限制。

 

（3）PDT療效增強（圖6-7）

 

數據：

 

抑瘤率：PMP@Alb+ICG@Lip+激光組腫瘤抑制率95%（圖6H）；

 

組織學：TUNEL?凋亡細胞↑80%，Ki67?增殖細胞↓90%（圖7A-C）。

 

意義：三效協同使PDT療效提升至近完全緩解，且無肝腎毒性（圖8C-G）。

 

5. 核心結論

 

血小板抑制是PDT增效核心策略：PMP@Alb通過阻斷血小板活化，破壞腫瘤血管屏障完整性；

 

多功能協同機制：攜氧（逆轉缺氧） + 促滲（增強藥物蓄積） + 免疫調節（促進T細胞浸潤）；

 

臨床轉化潛力：聯合ICG@Lip顯著提升PDT療效（抑瘤率95%），且具備良好生物安全性。

 

6. 丹麥Unisense電極的研究意義

 

技術原理與數據：

 

功能：采用Unisense氧敏感微電極（方法部分）實時監測PMP@Alb的溶解氧動力學：

 

動態監測：在無菌氧艙（O?流速5 L/min）中測量4 mL PMP@Alb溶液氧合后的溶解氧濃度；

 

關鍵結果：PMP@Alb攜氧能力為水的20倍，氧飽和后溶解氧濃度↑4倍（圖2C）。

 

技術優勢：

 

實時定量：直接測量物理溶解氧濃度，規避間接推算誤差；

 

高靈敏度：微米級電極探針捕捉納米粒子氧結合動力學。

 

科學價值：

 

精準驗證攜氧功能：

 

為“PMP逆轉腫瘤缺氧”提供直接證據（結合體內HIF-1α↓數據，圖5）；

 

解釋PDT中ROS生成↑的機制（氧供給↑使ICG光動力效率↑，圖3D）。

 

技術不可替代性：

 

生理相關性：模擬體內氧擴散環境，優于體外化學法檢測；

 

動態解析：秒級分辨率揭示PMP氧合/釋放動力學，指導給藥方案設計（如氧合2分鐘即達飽和）。

 

領域貢獻：

 

首次將Unisense電極應用于全氟化合物納米粒子的攜氧能力評價，確立其為納米載氧體系的金標準檢測方法；

 

為后續設計攜氧-治療一體化納米系統提供關鍵技術支撐。

 

創新點圖示：

 

PMP@Alb → 血小板抑制 → 血管屏障破壞 → 藥物滲透↑ + T細胞浸潤↑  

│  

└→ 攜氧功能 → 逆轉腫瘤缺氧 → ROS生成↑ → 腫瘤細胞凋亡↑

 

臨床啟示：

 

診斷應用：Unisense電極可拓展至腫瘤局部氧分壓實時監測，指導PDT光照時機；

 

治療優化：基于氧動力學數據設計PMP@Alb給藥劑量（3 g/kg）及氧合預處理流程。