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  聲動力治療(Sonodynamic Therapy, SDT)由于其深層組織穿透能力，在深層腫瘤或大體積腫瘤模型的治療中具有廣闊的應用前景，然而其治療效果往往被聲敏劑的腫瘤滲透能力和腫瘤的乏氧微環境所限制。為了解決以上問題，南京大學甄敘、蔣錫群研究團隊報道了一系列不同粒徑的負載過氧化氫酶(Catalase, CAT)的共軛聚合物納米材料(Semiconducting Polymer Nanoparticles, SPNCs)用于大腫瘤模型的聲動力治療研究。研究結果表明，SPNC具有良好的聲動力效果，其最小粒徑的共軛聚合物納米材料(SPNC1)具有優異的腫瘤滲透能力，同時其表面負載的CAT可以有效地改善腫瘤乏氧微環境，從而增強對大腫瘤模型的聲動力治療效果。

圖1. SPNC1在大腫瘤模型中通過深層滲透改善腫瘤乏氧微環境以增強聲動力治療效果示意圖。

  在該項研究中，作者將具有聲動力性能的半導體共軛聚合物PBDTTDPP和兩親性聚合物DSPE-PEG2000-COOH以納米沉淀法分別制成不同粒徑大小的納米材料并在其表面修飾CAT，得到了三種不同粒徑的納米材料SPNC1(35 nm)，SPNC2(84 nm)和SPNC3(134 nm)。三種SPNCs均表現出優異的聲動力性能，相似的細胞攝取能力、細胞毒性以及腫瘤富集能力。然而，得益于其最小的粒徑，SPNC1在3D細胞和動物實驗中均表現出最強的3D腫瘤細胞以及實體腫瘤組織滲透能力。

圖2. (a&b) SPNCs在3D細胞球中的滲透能力考察及其滲透距離熒光強度半定量分析；(c&d) SPNCs（綠色熒光）在實體腫瘤中的滲透行為及其與血管（紅色熒光）之間的距離的半定量分析。

  為了驗證SPNCs的滲透能力與改善腫瘤乏氧微環境能力之間的關系，作者構建了常規腫瘤(100 mm³)和大腫瘤(360 mm³)兩種模型。由于常規腫瘤體積小，腫瘤間質壓小，新生血管豐富，因此三種不同粒徑的SPNCs均能有效改善常規腫瘤乏氧微環境，從而有效地抑制腫瘤的生長。但大腫瘤的初始體積較大大，腫瘤間質壓大，存在大量遠離血管的腫瘤細胞，因此只有滲透能力最強的SPNC1才能有效緩解腫瘤乏氧微環境。在大腫瘤模型中，SPNC2和SPNC3均不能抑制腫瘤生長，只有SPNC1成功實現了乏氧改善的聲動力治療，腫瘤抑制率達到66.6%。

圖3. (a) 在常規腫瘤和大腫瘤模型中對腫瘤乏氧微環境的改善研究示意圖；(b-d) 在常規腫瘤和大腫瘤模型中通過對腫瘤組織中的HIF-1α的免疫熒光染色（紅色熒光）研究腫瘤乏氧微環境的改善情況及其半定量分析；(e-g) 在常規腫瘤和大腫瘤模型中通過對pimonidazole染料的免疫熒光染色（綠色熒光）研究腫瘤乏氧微環境的改善情況及其半定量分析。

圖4. (a) 常規腫瘤模型下經過不同粒徑納米材料治療后的腫瘤生長曲線；(b) 大腫瘤模型下經過不同粒徑納米材料治療后的腫瘤生長曲線。

  該研究成果以”Enhancing penetration ability of semiconducting polymer nanoparticles for sonodynamic therapy of large solid tumor”為題發表在Advanced Science。論文第一作者為南京大學碩士生王鑫和博士生吳敏，通訊作者為南京大學甄敘研究員和蔣錫群教授，以及南京郵電大學謝晨教授。本研究工作得到國家重點研發計劃，國家自然科學基金，中央高校基本科研基金等項目資助。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202104125

  下載：Enhancing penetration ability of semiconducting polymer nanoparticles for sonodynamic therapy of large solid tumor