尽管现代医学取得显著进步，外科切除仍是癌症治疗的主要手段，但术后肿瘤复发与感染严重威胁患者生存质量。其核心挑战在于：①切除边缘残留的肿瘤细胞可导致癌变复发；②手术创伤引发的感染会加速病情恶化；③促血管生成因子（如VEGF）过度表达会激活休眠肿瘤细胞。现行术后辅助疗法（化疗/靶向治疗等）依赖全身给药，存在非选择性细胞毒性、脱靶效应强、生物利用度低等瓶颈。
近日，广州医科大学欧阳江教授、郭伟圣教授和哈佛医学院陶伟教授合作，开发出一种简便的一步法策略，能够直接将纳米线转化为多功能水凝胶。该水凝胶将具有多酶仿生活性的五氧化二钒纳米线与杀菌交联剂THPS组装而成，成功保留了谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和氧化酶（OXD）的四重仿生催化活性，展现出显著的肿瘤抑制效果，同时THPS的整合赋予了卓越的抗菌能力。该水凝胶通过动态机械适应性紧密贴合肿瘤微环境的不规则切除腔体，显著提升术后辅助治疗的精准度和疗效。更重要的是，V-Hydrogel能够重塑免疫抑制性微环境，通过极化巨噬细胞向抗肿瘤M1表型转化并招募细胞毒性T细胞，从而建立系统性免疫应答以抑制肿瘤复发。这种创新性组合水凝胶平台通过协同抗菌抗肿瘤机制与免疫微环境调控，为术后辅助治疗开辟了全新路径。
相关论文以“A Readily Synthesized All-In-One Nanowire Hydrogel: Toward Inhibiting Tumor Recurrence and Postoperative Infection”为题，发表在Advanced Materials上。
图1 用于癌症术后治疗的V-水凝胶制备示意图。
水凝胶形成与特性：将V2O5纳米线与不同浓度的杀菌交联剂THPS混合，通过氧化还原反应（钒由+5价还原至+3价）和形成V–O–P键成功交联构建V-Hydrogel。该过程伴随明显的颜色变化（红→绿）。流变学测试证实水凝胶具有良好的机械性能和剪切稀化行为，利于注射和填充。SEM图像揭示了其多孔网络结构，元素分布均匀，结构稳定。
图2 水凝胶的形成机理及性质
多功能协同：
多酶活性与自适应催化治疗：V-Hydrogel继承了V2O5纳米线的类谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和氧化酶（OXD）活性。其独特之处在于能根据肿瘤微环境（TME）特征（如高H2O2、低pH、高谷胱甘肽）自适应调节催化模式：在TME中，主要发挥POD和OXD活性，高效产生细胞毒性活性氧（ROS）杀伤肿瘤细胞；而在正常组织中，则主要发挥GPx和CAT活性，清除过量ROS保护健康细胞，实现精准、低毒的治疗。
高效光热性能：V-Hydrogel在808 nm近红外激光照射下表现出优异的浓度和功率依赖的光热转换性能，且循环稳定性好。光热效应可进一步增强其催化治疗效果和抗菌效果。
强效抗菌：THPS的引入赋予了V-Hydrogel强大的广谱抗菌能力。体外实验表明，其对大肠杆菌（E. coli）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）均能有效杀灭，破坏细菌形态和细胞膜完整性，有效预防术后感染。
免疫微环境重编程：V-Hydrogel能显著促进树突状细胞（DC）成熟，诱导肿瘤相关巨噬细胞（TAM）由促瘤的M2表型向抑瘤的M1表型极化，上调促炎因子TNF-α分泌，下调免疫抑制因子IL-10表达，有效逆转免疫抑制性TME。RNA-Seq分析进一步证实，差异表达基因显著富集于免疫相关通路，特别是羟基羧酸受体2（HCAR2）的表达显著上调，且与多种免疫细胞（如CD8+T细胞、M1巨噬细胞）的浸润水平呈正相关，揭示了其激活抗肿瘤免疫的新机制。
图3 凝胶促进感染伤口愈合
团队开发的这种多功能纳米线水凝胶（V-Hydrogel），通过简便的一步法自组装策略，成功集成了催化治疗、光热治疗、抗菌和免疫调节等多种功能于一体。其核心优势在于：1）制备简便，利于转化；2）能动态适应并精准作用于术后不规则创面；3）通过酶催化/光热协同高效杀伤残留肿瘤细胞；4）通过释放THPS强效预防术后感染；5）最关键的是，能有效逆转免疫抑制微环境，激活系统性抗肿瘤免疫，从根源上抑制复发和转移。该研究巧妙地依据术后肿瘤的病理特征进行材料设计，为应对术后辅助治疗中的关键挑战提供了极具前景的新策略，有望为癌症患者带来更好的预后。
论文信息：
标题：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* (*通讯作者)
DOI：10.1002/adma.202508137
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202508137
