作者：Xiang Li1, * Qian Zou1, * Jing Zhang2 Peng Zhang2 Xiong Zhou1 Satya Siva Kishan Yalamarty3 Xinli Liang 2 Yali Liu4 Qin Zheng2 Jianqing Gao5
引用瑞禧生物产品：
DSPE-PEG2000-cRGD and DSPE-PEG2000-FA
Purpose: Folic acid and cyclic arginylglycylaspartic acid peptides were introduced to the surface of negatively charged lipid-coated hybrid polydopamine-cysteine cores for the delivery of epirubicin (EPI) (E/PCF-NPs). The combined chemo-photothermal therapy using E/PCF-NPs for triple-negative breast cancer was evaluated.
Materials and Methods: The temperature elevation and thermal toxicity of nanoparticles were studied. The morphology and properties of E/PCF-NPs were characterized by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, and atomic force microscopy. Physicochemical properties, including particle size, zeta potential, drug loading, entrapment efficiency (EE%), stability and in vitro release, were determined. The cell viability, reactive oxygen species (ROS) levels, ratios of oxidized nicotinamide adenine dinucleotide to its reduced form (NAD+ /NADH), apoptosis assays, and cellular uptake of E/PCF-NPs were determined on 4T1 cells. Pharmacokinetic studies and tissue distributions were performed and detected by an ultra-high performance liquid chromatography/mass spectrometry system. The antitumor effects of E/PCF-NPs under near-infrared (NIR) laser irradiation were also evaluated.
Results: The sphere-like morphology of E/PCF-NPs showed a high EE%, uniform size of 106.7 nm, remarkable stability, and highly improved cytotoxicity under NIR laser, when compared to that of photothermal treatment alone. In vitro release of EPI from E/PCF-NPs was pH sensitive, and a greater response was achieved under NIR laser irradiation. Compared to chemotherapy or photothermal treatment alone, the combined treatment in vitro significantly inhibited the survival rate of 4T1 cells to 17.7%, induced ROS generation, and reduced NAD+ /NADH significantly. Treatment with E/PCF-NPs under irradiation induced 4T1 cell apoptosis in approximately 93.6% cells. In vitro cellular uptake of E/PCF-NPs was time-dependent. The long-circulating and higher tumor accumulation of E/PCF-NPs resulted in complete ablation of breast tumor tissue through the enhanced photothermal effect by NIR laser irradiation-mediated cell apoptosis.
Conclusion: E/PCF-NPs show enhanced anti-cancer effects due to synergistic effects of chemotherapy with photothermal therapy and may be potential therapeutic agents for cancer treatment.
Keywords: polydopamine nanoparticles, L-cysteine, epirubicin, pharmacokinetics, triplenegative breast cancer
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一、研究背景
三阴性乳腺癌（Triple-Negative Breast Cancer，TNBC）是一类缺乏雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）及人表皮生长因子受体2（HER2）表达的乳腺癌亚型，具有侵袭性强、复发风险较高及治疗选择相对有限等特点。传统化疗虽然是TNBC的重要治疗方式，但仍面临药物靶向性不足、全身毒副作用及肿瘤耐药等问题。
近年来，纳米药物递送技术与光热治疗（Photothermal Therapy，PTT）的结合，为改善肿瘤治疗效果提供了新的研究思路。其中，聚多巴胺（Polydopamine，PDA）因具有良好的光热转换能力、表面功能化潜力及药物负载特性，受到广关注。
基于此，研究人员开发了一种同时修饰叶酸（FA）与环状精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽（cRGD）的双靶向杂化纳米递送系统。该体系以聚多巴胺-半胱氨酸杂化结构为核心，结合脂质包覆层，并装载化疗药物表柔比星（Epirubicin，EPI），形成E/PCF-NPs纳米颗粒。
通过双靶向分子修饰与近红外光热响应，该纳米平台旨在提高药物向肿瘤组织的递送效率，实现化疗与光热治疗的协同增效。
二、双靶向纳米递送系统的设计
本研究构建的E/PCF-NPs是一种集药物负载、主动靶向与光热响应于一体的多功能纳米颗粒。
其核心由聚多巴胺与半胱氨酸组成，利用聚多巴胺的光热转换特性，使纳米颗粒能够在近红外（NIR）激光照射下产生局部热效应。
在纳米颗粒外层引入脂质结构，有助于改善载体的分散性、稳定性及生物界面特性。同时，通过叶酸和cRGD两种功能配体进行表面修饰，赋予纳米颗粒双重靶向识别能力。
其中，叶酸可与部分肿瘤细胞表面高表达的叶酸受体相互作用；cRGD则可识别特定整合素受体，如αvβ3整合素，从而促进纳米颗粒与相关肿瘤细胞的结合及摄取。
此外，EPI作为化疗药物被负载于纳米递送体系中，与聚多巴胺介导的光热作用相结合，为肿瘤局部联合治疗提供了基础。
图1 E/PCF-NPs纳米颗粒的结构及化疗-光热协同治疗机制示意图
该示意图展示了E/PCF-NPs的核心结构、脂质包覆层、FA/cRGD双靶向修饰及药物负载方式。纳米颗粒通过靶向识别促进肿瘤细胞摄取，并在近红外激光照射下产生光热效应，同时增强EPI的抗肿瘤作用。
三、研究方法与性能评价
为系统评价E/PCF-NPs的理化特性、生物学行为及抗肿瘤效果，研究人员开展了多项体内外实验。
首先，采用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）及原子力显微镜（AFM）观察纳米颗粒的形貌与微观结构，并对粒径、Zeta电位、载药量、包封率及储存稳定性等指标进行分析。
其次，通过不同pH环境下的药物释放实验，评价E/PCF-NPs的酸敏感释放特征，并结合近红外激光照射，研究光热刺激对药物释放行为的影响。
在细胞水平，研究选用4T1乳腺癌细胞模型，检测纳米颗粒的细胞摄取、细胞活力、活性氧（ROS）生成、NAD+/NADH比值及细胞凋亡情况，以分析化疗与光热治疗的协同机制。
此外，采用超高效液相色谱-质谱联用技术分析纳米制剂的体内药代动力学和组织分布，并通过动物肿瘤模型评价其在近红外激光照射下的抗肿瘤效果。
四、研究结果与分析
1. 纳米颗粒具有均一结构及良好的药物包载性能
研究结果显示，制备得到的E/PCF-NPs呈较规则的球形结构，平均粒径约为106.7 nm，具有较均匀的粒径分布。
该纳米体系表现出较高的药物包封率及良好的稳定性，能够有效负载EPI，为药物的体内递送提供载体支持。
2. 酸性环境与近红外光照促进药物释放
体外释放实验表明，E/PCF-NPs具有明显的pH响应特性，在酸性条件下能够促进药物释放。
当引入近红外激光照射后，纳米颗粒产生的光热效应进一步增强药物释放响应，有利于实现化疗药物与局部热刺激的协同作用。
这种多刺激响应特性为提高肿瘤局部药物利用效率提供了可能。
3. 双靶向修饰促进肿瘤细胞摄取
细胞摄取实验显示，E/PCF-NPs能够被4T1细胞有效摄取，且摄取量随孵育时间延长而增加，表现出时间依赖性。
FA与cRGD双靶向修饰可通过相应受体识别机制促进纳米颗粒与肿瘤细胞的相互作用，为提高细胞内药物递送效率提供支持。
4. 化疗与光热治疗协同增强细胞杀伤效果
与单独化疗或光热处理相比，E/PCF-NPs联合近红外激光照射表现出更显著的细胞毒性。
在体外实验中，联合治疗使4T1细胞存活率降低至17.7%，表明化疗与光热作用能够产生明显的协同抗肿瘤效果。
进一步研究发现，该治疗方式可促进细胞内ROS生成，同时降低NAD+/NADH比值，提示细胞氧化还原平衡受到干扰，可能参与联合治疗诱导的细胞损伤过程。
5. 联合治疗显著促进肿瘤细胞凋亡
细胞凋亡实验显示，在近红外激光照射条件下，E/PCF-NPs处理组的4T1细胞凋亡比例达到约93.6%。
这一结果表明，纳米颗粒介导的光热作用与EPI化疗效应相结合，能够显著增强肿瘤细胞凋亡，为其协同抗肿瘤机制提供实验依据。
6. 延长体内循环并增强肿瘤组织富集
药代动力学与组织分布研究表明，E/PCF-NPs具有较长的体内循环时间，并能够提高药物在肿瘤组织中的积聚水平。
在动物实验中，E/PCF-NPs联合近红外激光照射表现出显著的肿瘤抑制作用。研究报告显示，该治疗策略在实验条件下实现了乳腺肿瘤组织的完全消融，体现出双靶向纳米递送与化疗-光热联合治疗的应用潜力。
五、瑞禧生物相关功能化磷脂材料及应用价值
在双靶向纳米药物递送系统的构建过程中，功能化磷脂-聚乙二醇材料能够为纳米颗粒表面修饰及靶向配体引入提供重要支持。
1. DSPE-PEG2000-cRGD：整合素靶向修饰材料
DSPE-PEG2000-cRGD由磷脂DSPE、聚乙二醇链段及环状RGD靶向肽组成，可用于脂质纳米颗粒、聚合物纳米颗粒及杂化纳米递送系统的功能化修饰。
其中，DSPE结构有利于材料与脂质层结合，PEG链段可改善纳米颗粒的亲水性及界面性质，cRGD则能够识别特定整合素受体，为肿瘤靶向递送提供分子识别功能。
2. DSPE-PEG2000-FA：叶酸受体靶向修饰材料
DSPE-PEG2000-FA是一种末端连接叶酸分子的功能化磷脂材料，可用于构建具有叶酸受体识别能力的纳米递送载体。
通过叶酸与相关受体的特异性相互作用，该材料有助于促进纳米颗粒与叶酸受体阳性细胞的结合，为肿瘤靶向药物递送及细胞摄取研究提供材料基础。
3. 双靶向功能化材料的协同应用
DSPE-PEG2000-cRGD与DSPE-PEG2000-FA可用于设计同时具备整合素识别与叶酸受体识别能力的双靶向纳米递送体系。
通过不同靶向配体的协同修饰，可拓展纳米载体的细胞识别方式，为提高肿瘤组织富集、改善细胞摄取及开发多功能药物递送平台提供研究思路。
相关功能化磷脂材料还可应用于脂质体、脂质-聚合物杂化纳米颗粒及其他纳米药物递送体系的设计与开发。
六、研究结论与应用展望
本研究成功构建了FA与cRGD双靶向修饰的表柔比星负载型聚多巴胺杂化纳米颗粒E/PCF-NPs，并验证了其在三阴性乳腺癌化疗-光热联合治疗中的应用潜力。
该纳米体系具有较均一的粒径分布、良好的药物包载能力、刺激响应性释放特征及肿瘤靶向递送优势。
在近红外激光照射下，E/PCF-NPs能够结合化疗药物的细胞毒性与聚多巴胺的光热作用，促进ROS生成、干扰细胞氧化还原平衡并诱导肿瘤细胞凋亡，从而显著增强抗肿瘤效果。
动物实验进一步显示，该纳米体系能够延长药物循环时间、提高肿瘤组织富集水平，并在特定实验条件下实现肿瘤消融。
总体而言，该研究为三阴性乳腺癌的多模式联合治疗提供了新的纳米递送策略，也为DSPE-PEG2000-cRGD、DSPE-PEG2000-FA等功能化磷脂材料在双靶向药物递送平台中的应用提供了研究参考。
未来仍需进一步研究其长期生物安全性、体内代谢行为、不同肿瘤模型中的治疗效果及临床转化可行性。