华中科技大学李子福团队，最新CSR综述：癌症纳米药物！

在过去几十年中，纳米粒子在癌症治疗中的应用受到了广泛关注。纳米粒子的尺寸、形状、组成、表面电荷、疏水性等物理化学性质已被优化，以提高癌症治疗的效果。然而，纳米粒子的机械性质（如弹性、刚性、柔韧性等）在肿瘤靶向药物递送中的作用仍处于研究的初级阶段。纳米粒子的机械性质，包括弹性、刚性、柔韧性和可变形性，对药物递送过程中的多个环节有显著影响，如血液循环、肿瘤积累、组织穿透等。这些性质不仅影响纳米粒子在体内的运输过程，还决定了它们与生物屏障、生理结构、细胞膜、细胞器等的相互作用。

华中科技大学李子福团队总结了纳米粒子机械性质在不同研究中的应用和发现。引用了多个实验研究，展示了纳米粒子机械性质对其在体内外行为的影响，并结合理论分析，探讨了纳米粒子机械性质与生物相互作用的潜在机制。相关内容以“Progress in the mechanical properties ofnanoparticles for tumor-targeting delivery”为题发表在《Chemical Society Reviews》上。

【主要内容】

图1纳米粒子机械性质的时间线和主题

纳米粒子机械性质的研究进展分为三个主题：2002年至今纳米粒子与细胞相互作用的研究；2007年至今纳米粒子机械性质对体内递送过程的影响；2023年至今利用纳米粒子机械性质增强癌症治疗的研究。

图2纳米粒子的机械性质分类

纳米粒子的机械性质包括弹性模量（E）、剪切模量（G）和体积模量（K）。这些性质通过不同的实验技术进行量化，如原子力显微镜（AFM）、微流体装置和渗透压变化等。图中还展示了不同类型的纳米粒子（如聚合物纳米粒、脂质体、硅基纳米胶囊等）及其机械性质的调控方法，强调了机械性质在纳米粒子设计中的重要性。

图3纳米粒子机械性质的调控策略

图3总结了调控纳米粒子机械性质的策略，包括物理手段（如改变组成、壳层厚度）、化学方法（如交联密度调整）和生物工具（如细胞骨架调节）。这些策略通过改变纳米粒子的组成、结构和表面性质，实现对其机械性质的精确调控，从而优化其在肿瘤治疗中的应用。

图4纳米粒子的细胞摄取

较硬的纳米粒子通常更容易被细胞内化，而较软的纳米粒子则可能在细胞膜上停留较长时间，导致摄取效率较低。然而，也有研究发现，软纳米粒子在某些情况下表现出更高的细胞摄取效率，这可能与细胞膜的变形能力和能量消耗有关。图中还展示了不同类型的纳米粒子（如聚合物纳米粒、脂质体、硅基纳米胶囊等）在细胞摄取过程中的行为差异。

图5纳米粒子的细胞内运输

纳米粒子的机械性质影响其在细胞内的运输路径和最终定位。例如，较硬的纳米粒子更容易被内质网和溶酶体捕获，而较软的纳米粒子则可能更容易逃逸到细胞质中，从而影响药物的释放和治疗效果。

图6纳米粒子的生物效应

纳米粒子的机械性质可以调节细胞的生理功能，如细胞迁移、增殖和分化。这些生物效应可能对肿瘤治疗产生重要影响，例如通过调节肿瘤微环境来增强免疫治疗效果。

图7纳米粒子的血液循环

较软的纳米粒子通常具有更长的血液循环时间，因为它们能够更好地逃避网状内皮系统的清除。此外，纳米粒子的机械性质还影响其与血浆蛋白的相互作用，从而影响其在体内的分布和清除。

图8纳米粒子的肿瘤积累

较软的纳米粒子通常在肿瘤组织中积累更多，因为它们具有更好的变形能力和渗透性，能够更有效地穿过肿瘤基质。此外，纳米粒子的机械性质还影响其在肿瘤组织中的分布和保留，从而影响治疗效果。

图9纳米粒子的肿瘤穿透

较软的纳米粒子通常具有更好的肿瘤穿透能力，因为它们能够更好地适应肿瘤组织的复杂结构，从而更有效地将药物递送到肿瘤细胞中。此外，纳米粒子的机械性质还影响其在肿瘤组织中的扩散和细胞内化效率，从而影响治疗效果。

图10纳米粒子的抗肿瘤策略

通过调整纳米粒子的机械性质，可以实现对肿瘤微环境的调节，增强免疫治疗效果。此外，纳米粒子的机械性质还可以用于设计智能药物递送系统，如响应肿瘤微环境变化的智能纳米粒子，从而提高治疗效果并减少副作用。

【全文总结】

文章强调了纳米粒子机械性质在肿瘤靶向药物递送中的重要性，并指出了未来研究的方向，包括进一步优化纳米粒子的设计、提高其临床转化潜力，以及深入研究纳米粒子机械性质与生物相互作用的机制。

https://doi.org/10.1039/D3CS00912B

来源：BioMed科技

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