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合肥工业大学陆杨教授、安徽省二院曹葆强教授等 Small: 可注射磁性纳米片水凝胶用于肝癌的磁热治疗
2023-07-25  来源:高分子科技

  肝细胞癌(HCC)是最常见的原发性肝癌,5年内死亡率超过90%。肝癌切除术后的高复发率(5年内60%-70%)是导致HCC治疗失败的主要原因,其复发关键因素之一是切缘残留的肿瘤细胞或组织。事实证明,全身化疗配合肝切除术比单一治疗效果更好,然而,它对正常肝脏组织的毒性和全身性毒副作用不容忽视。同时肝癌手术切除需要快速、方便、并发症少的止血方法。磁热疗法(MHT)在临床试验中被认为是一种无创的肿瘤消融方法,将磁性纳米粒子水凝胶局部注入肿瘤是一种更有效的给药策略。基于此,作者开发了一种可注射的磁性水凝胶(简记为CG-IM),利用壳聚糖接枝没食子酸(CG),氧化铁纳米颗粒修饰的云母纳米片(IM),通过没食子酸与Fe(III)配位交联来增强机械强度。这种生物相容性磁性水凝胶集高注射性、磁热性能、机械坚固性、湿粘附和止血功能于一体,可实现高效的HCC多模式治疗,包括肝癌术后防复发和经皮局部区域消融治疗。


1 CG-IM水凝胶的表征


  如图1ab所示,CGIM纳米片混合后形成了CG-IM水凝胶,其具有3D多孔结构。FT-IR显示CG中存在多糖骨架和没食子酸。流变力学显示CG-IM(2wt%)水凝胶具有最高的机械性能和良好的剪切变稀行为。如图1h所示,由于没食子酸基团的存在,CG-IM能够紧密粘附在光滑猪皮和肝脏表面。与CG水凝胶相比,由于IM纳米片的加入,CG-IM水凝胶在AMF下表现出显著的磁热升温效果(?T=29℃) 


2 小鼠皮下注射水凝胶的磁热效应和光热效应


  作者比较了小鼠皮下注射水凝胶的磁热效应以及的光热效应。结果表明,CG-IM水凝胶在AMF作用下具有不受组织穿透深度限制的优点,适用于深部肝癌的热疗治疗。 


3 CG-IM水凝胶的止血性能


  肝切除术中的出血需要水凝胶高效的止血能力。通过对比,结果表明CG-IM水凝胶具有更快的促凝能力 


4 血细胞与IM纳米片和CG-IM水凝胶相互作用的SEM照片


  如图4a所示,当血液与IM纳米片相互作用时,红细胞之间形成了凝血纤维网络,CG-IM水凝胶骨架中也清晰地观察到了纤维蛋白网络(4b) 


5 CG-IM水凝胶预防肝癌术后复发的效果评估


  如图5a所示,肿瘤切除后植入CG-IM水凝胶,随后将小鼠AMF中。5d中,PBS+AMF组和CG-IM组的残余肿瘤在肿瘤切除后均迅速复发,14d内复发率高达100%。而CG-IM+AMF组未发现肿瘤复发征象,14天内复发率为0%。此外,PBS+AMF组和CG-IM组的肿瘤体积和重量显著高于CG-IM+AMF(5e,f)这些结果表明,CG-IM水凝胶与磁热疗结合是一种很有前景HCC术后防复发治疗方案。 


6 CG-IM水凝胶用于兔原位肝癌术后防复发的评估


  将CG-IM+AMF用于VX2原位肝癌的术后治疗。如图6bc所示,在CG-IM+AMF治疗组中,CT图像和照片均未发现HCC复发或转移。 


7 CG-IM水凝胶治疗HCC的体内疗效评估


  如图7de所示,CG-IM+AMF组肿瘤体积和重量分别为47.7 mm30.03 g,明显小于PBS+AMF(肿瘤体积681.1 mm3,肿瘤重量0.85 g)CG-IM水凝胶组(不含AMF)(肿瘤体积849.8 mm3,肿瘤重量0.93 g)。肿瘤切片H&E染色和TNF-α检测显示CG-IM+AMF组凋亡细胞面积最大。相比之下,其他治疗组,包括PBS+AMFCG-IM水凝胶(不含AMF),细胞凋亡很少(7f)这些结果表明CG-IM水凝胶联合磁热疗能有效抑制肿瘤生长。 


8 使用CG-IM水凝胶联合磁热疗在超声引导下经皮穿刺深部肿瘤


  为了进一步评估CG-IM水凝胶作为经皮局部消融剂的可行性,在超声引导下介入(8ab)对原位VX2肝癌荷瘤兔进行经皮局部磁热消融实验。CT图像所示(8c)CG-IM+AMF治疗组未发现肿瘤。磁热治疗后肝脏的图片进一步证明了肿瘤的消失(8d)。相比之下,对照组兔肝癌进展迅速(8e)结果表明,在AMF下使用CG-IM水凝胶是一种高效的HCC消融治疗方法。


  该工作Injectable Hydrogels Including Magnetic Nanosheets for Multidisciplinary Treatment of Hepatocellular Carcinoma via Magnetic Hyperthermia为题发表在small上。


  原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202300733

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