林君/马平安团队AM:超大介孔硅+上转换=光动力免疫协同治疗
研究亮点: 1. 超大介孔结构显著提高了光敏剂和抗原的担载效率。 2. 实现了硅基佐剂和近红外光响应的光动力治疗协同增强的免疫治疗。 研究背景 免疫治疗是通过激活机体本身的免疫系统,提高其本征能力对抗肿瘤的一种治疗模式,近年来临床上的巨大成功使免疫治疗受到了极大关注和重视。免疫佐剂作为一种非特异性免疫增生剂,具有抗原传递和免疫增强的作用。因此,设计新型的多功能的免疫佐剂应用于癌症的免疫治疗具有重要意义。 然而现有的免疫佐剂依然存在低的细胞摄取率,较差的细胞相容性、过大的粒子尺寸、单一的功能和较差的治疗效率等问题。 成果简介 有鉴于此,中科院长春应化所林君课题组制备了超大介孔二氧化硅包覆的上转换纳米粒子作为多功能的免疫佐剂,该佐剂显著提高了光敏剂和抗原的担载量。细胞和活体动物实验显示该佐剂表现出良好的光动力和免疫协同治疗的效果。
图1 UCMSs-MC540-TF纳米疫苗的构建及肿瘤的光动力免疫协同治疗的示意图
材料制备、表征及疗效评估 研究人员通过在溶胶-凝胶反应中引入均三甲苯作为扩孔剂,成功合成了尺寸小于100 nm且均一的超大介孔二氧化硅包覆的NaYF4:Yb3+,Er3+上转换纳米粒子。与传统的介孔二氧化硅相比,这种超大介孔的结构极大提高了光敏剂MC540、卵清白蛋白OVA和肿瘤细胞碎片TF的负载效率,分别达到12.28 wt%,37.0 wt%和39.7 wt%。 作者进一步研究担载了光敏剂和抗原后的纳米佐剂在Balb/c小鼠体内的免疫应答反应,结果表明,光动力免疫协同治疗组表现出最强的Th1和Th2免疫应答反应,及最高的CD4+, CD8+、效应记忆T细胞表达。这是因为在980 nm近红外光照射下,佐剂内部的上转换纳米粒子将近红外光转换为可见光,可见光激发光敏剂产生ROS杀死癌细胞。同时产生的细胞碎片同样作为抗原引起小鼠的免疫应答反应。 另一方面,和纯的抗原相比,硅基佐剂担载的抗原更容易进入细胞,从而实现了光动力和硅基佐剂协同增强的免疫反应。进一步的体内抑瘤结果表明,和单一的光动力治疗和免疫治疗组相比,光动力免疫协同治疗能显著抑制肿瘤生长,延长小鼠存活周期。 小结 作者成功制备了一种多功能的免疫佐剂大孔介孔硅包覆的上转换纳米粒子,并应用于肿瘤的光动力免疫协同治疗。这种多功能的硅基佐剂的构建对开发先进纳米疫苗传递体系具有极大的启示意义。 参考文献: DingB, Shao S, Yu C, et al. Large-Pore Mesoporous Silica Coated UpconversionNanoparticles as Multifunctional Immunoadjuvants with Ultrahigh Photosensitizerand Antigen Loading Efficiency for Improved Cancer Photodynamic-Immunotherapy[J].Advanced Materials, 2018. DOI:10.1002/adma.201802479 https://doi.org/10.1002/adma.201802479
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