上海硅酸鹽所在腫瘤介入治療支架表面設計研究中獲進展

惡性梗阻是指中晚期癌症患者體內腫瘤填塞、壓迫血管、消化管等重要的通道造成的梗塞，會給病人帶來極大的痛苦，嚴重影響生存質量。目前，臨床通常採用介入治療方式，將網狀鎳鈦合金支架置於病灶，撐開腫瘤，恢復管腔通暢。支架可分為裸支架和藥物洗脫支架，裸支架無抗癌功能，植入人體後，由於腫瘤侵襲，易發生再阻塞；藥物洗脫支架雖然可通過釋放抗癌藥物抑制腫瘤生長，但其藥物釋放缺乏選擇性，周圍正常組織存在受損風險。因此，兼具裸支架「生物安全性」和藥物洗脫支架「抗癌作用」的新型支架材料具有較佳研究價值和應用前景。

為達成上述目標，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員劉宣勇團隊基於腫瘤組織微環境與正常組織微環境的差異性，提出了構建具有「選擇性生物學效應」的支架表面，並取得系列進展。該團隊通過水熱合成在鎳鈦合金表面構建出鎳鈦層狀雙氫氧化物（NiTi-LDHs）薄膜，該薄膜為鹼性化合物，在腫瘤的微酸性環境下易降解，可釋放毒性較大的鎳離子，從而抑制癌細胞的生長；而在正常組織的弱鹼性環境中，NiTi-LDHs薄膜穩定性較高，表現出良好的生物相容性（ACS Appl. Mater. Inter.，2015，7(15)：7843-7854.）。但上述薄膜對腫瘤抑制作用有限，還遠達不到臨床要求。為進一步提高其抗癌能力，該團隊利用NiTi-LDHs表面豐富的羥基，通過聚苯乙烯磺酸鈉修飾，實現了其對抗癌藥物的負載，發現該載葯系統表現出pH響應型藥物釋放行為，同時還可促進癌細胞對藥物的吸收，能夠有效殺傷癌細胞，但其對正常細胞也會造成較大損傷（ACS Appl. Mater. Inter.，2016，8(37)：24491-24501）。為延緩藥物釋放速率，降低材料的系統毒性，該團隊利用NiTi-LDHs的層狀結構，將具有抗癌抗菌作用的丁酸根離子負載於NiTi-LDHs片層之間，發現上述載葯平台具有微環境調節功能，可消耗腫瘤和炎症環境中的過氧化氫，同時釋放丁酸根，顯示較佳的抗癌抗菌作用（Mater. Today，2017，20(5)：238-257）。

近日，該團隊又在鎳鈦合金表面設計了一種金納米棒修飾的NiTi-LDHs載葯薄膜（Au@LDH/B）。由於金納米棒具有較佳的光熱效應，在近紅外光輻照下，薄膜表面溫度升高，NiTi-LDHs在高溫作用下發生晶相轉變，由層狀雙氫氧化物轉變為層狀雙氧化物（LDOs），層間距減小，儲存於NiTi-LDHs層間的藥物隨之釋放，在熱療與化療的協同作用下，腫瘤生長可被有效抑制。停止近紅外光輻照後，薄膜晶型逆轉變為層狀雙氫氧化物結構，環境中多餘的藥物分子「迴流」至NiTi-LDHs層間，從而緩解藥物對正常組織的損傷。

相關研究成果以NIR-triggered crystal phase transformation of NiTi-layered double hydroxides films for localized chemothermal therapy為題，發表在Advanced Science上。該研究得到了國家自然科學基金委、中科院、上海市科委等的資助。

圖1.丁酸根負載NiTi-LDHs在過氧化氫作用下釋放層間丁酸根

圖2.（a），鎳鈦合金表面Au@LDH/B薄膜形貌；（b），近紅外光調節Au@LDH/B晶型轉變；（c），近紅外光調節Au@LDH/B層間藥物釋放示意圖。

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