盡管現代醫學取得顯著進步，外科切除仍是癌癥治療的主要手段，但術后腫瘤復發與感染嚴重威脅患者生存質量。其核心挑戰在于：①切除邊緣殘留的腫瘤細胞可導致癌變復發；②手術創傷引發的感染會加速病情惡化；③促血管生成因子（如VEGF）過度表達會激活休眠腫瘤細胞，F行術后輔助療法（化療/靶向治療等）依賴全身給藥，存在非選擇性細胞毒性、脫靶效應強、生物利用度低等瓶頸。
近日，廣州醫科大學歐陽江教授、郭偉圣教授和哈佛醫學院陶偉教授合作，開發出一種簡便的一步法策略，能夠直接將納米線轉化為多功能水凝膠。該水凝膠將具有多酶仿生活性的五氧化二釩納米線與殺菌交聯劑THPS組裝而成，成功保留了谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）和氧化酶（OXD）的四重仿生催化活性，展現出顯著的腫瘤抑制效果，同時THPS的整合賦予了卓越的抗菌能力。該水凝膠通過動態機械適應性緊密貼合腫瘤微環境的不規則切除腔體，顯著提升術后輔助治療的精準度和療效。更重要的是，V-Hydrogel能夠重塑免疫抑制性微環境，通過極化巨噬細胞向抗腫瘤M1表型轉化并招募細胞毒性T細胞，從而建立系統性免疫應答以抑制腫瘤復發。這種創新性組合水凝膠平臺通過協同抗菌抗腫瘤機制與免疫微環境調控，為術后輔助治療開辟了全新路徑。
相關論文以“A Readily Synthesized All-In-One Nanowire Hydrogel: Toward Inhibiting Tumor Recurrence and Postoperative Infection”為題，發表在Advanced Materials上。
圖1 用于癌癥術后治療的V-水凝膠制備示意圖。
水凝膠形成與特性：將V2O5納米線與不同濃度的殺菌交聯劑THPS混合，通過氧化還原反應（釩由+5價還原至+3價）和形成V–O–P鍵成功交聯構建V-Hydrogel。該過程伴隨明顯的顏色變化（紅→綠）。流變學測試證實水凝膠具有良好的機械性能和剪切稀化行為，利于注射和填充。SEM圖像揭示了其多孔網絡結構，元素分布均勻，結構穩定。
圖2 水凝膠的形成機理及性質
多功能協同：
多酶活性與自適應催化治療：V-Hydrogel繼承了V2O5納米線的類谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）和氧化酶（OXD）活性。其獨特之處在于能根據腫瘤微環境（TME）特征（如高H2O2、低pH、高谷胱甘肽）自適應調節催化模式：在TME中，主要發揮POD和OXD活性，高效產生細胞毒性活性氧（ROS）殺傷腫瘤細胞；而在正常組織中，則主要發揮GPx和CAT活性，清除過量ROS保護健康細胞，實現精準、低毒的治療。
高效光熱性能：V-Hydrogel在808 nm近紅外激光照射下表現出優異的濃度和功率依賴的光熱轉換性能，且循環穩定性好。光熱效應可進一步增強其催化治療效果和抗菌效果。
強效抗菌：THPS的引入賦予了V-Hydrogel強大的廣譜抗菌能力。體外實驗表明，其對大腸桿菌（E. coli）和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）均能有效殺滅，破壞細菌形態和細胞膜完整性，有效預防術后感染。
免疫微環境重編程：V-Hydrogel能顯著促進樹突狀細胞（DC）成熟，誘導腫瘤相關巨噬細胞（TAM）由促瘤的M2表型向抑瘤的M1表型極化，上調促炎因子TNF-α分泌，下調免疫抑制因子IL-10表達，有效逆轉免疫抑制性TME。RNA-Seq分析進一步證實，差異表達基因顯著富集于免疫相關通路，特別是羥基羧酸受體2（HCAR2）的表達顯著上調，且與多種免疫細胞（如CD8+T細胞、M1巨噬細胞）的浸潤水平呈正相關，揭示了其激活抗腫瘤免疫的新機制。
圖3 凝膠促進感染傷口愈合
團隊開發的這種多功能納米線水凝膠（V-Hydrogel），通過簡便的一步法自組裝策略，成功集成了催化治療、光熱治療、抗菌和免疫調節等多種功能于一體。其核心優勢在于：1）制備簡便，利于轉化；2）能動態適應并精準作用于術后不規則創面；3）通過酶催化/光熱協同高效殺傷殘留腫瘤細胞；4）通過釋放THPS強效預防術后感染；5）最關鍵的是，能有效逆轉免疫抑制微環境，激活系統性抗腫瘤免疫，從根源上抑制復發和轉移。該研究巧妙地依據術后腫瘤的病理特征進行材料設計，為應對術后輔助治療中的關鍵挑戰提供了極具前景的新策略，有望為癌癥患者帶來更好的預后。
論文信息：
標題：A Readily Synthesized All-In-One Nanowire Hydrogel: Toward Inhibiting Tumor Recurrence and Postoperative Infection
期刊：Advanced Materials
作者： Tao Na, Buqing Sai, Ran Wei, Jielin Wang, Somayeh Mahdinloo, Tianfeng Lan, Luyao Wang, Jiaxuan Li, Qiuyu Zhang, Mulan Deng, Weisheng Guo, Wei Tao, Jiang Ouyang* (*通訊作者)
DOI：10.1002/adma.202508137
原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202508137
