《Materials Today Bio》：pH-responsive ZIF-8@quercetin nanoparticles induce pyroptosis for targeted gastric cancer therapy
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本研究针对胃癌治疗中槲皮素（Que）水溶性差、生物利用度低等问题，构建了pH响应的ZIF-8@Que纳米颗粒。该载体在酸性肿瘤微环境中精准释放Que，并发挥过氧化物酶样活性，通过ROS-mitochondria-焦亡轴激活caspase-1/GSDMD通路，显著抑制胃癌细胞增殖、迁移及侵袭，且在体内展现出高效肿瘤靶向性与良好生物安全性，为天然产物纳米制剂开发提供新策略。
胃癌是全球范围内发病率和死亡率均居高不下的恶性肿瘤，尤其对于晚期患者，现有治疗手段如手术联合放化疗效果有限，且易产生耐药性和严重毒副作用。传统化疗药物缺乏肿瘤靶向性，在杀伤癌细胞的同时对正常组织造成较大损伤。因此，开发能够精准靶向肿瘤并高效诱导癌细胞死亡的新型疗法成为当前研究的迫切需求。
槲皮素（Que）作为一种天然黄酮类化合物，在多种癌症中表现出抗癌活性，可通过调控信号通路和氧化应激诱导胃癌细胞凋亡。然而，游离Que水溶性极差、口服生物利用度低、体内代谢快，严重限制了其临床应用。纳米载体系统为提高Que的递送效率提供了可能。金属有机框架（MOF）材料中的ZIF-8具有高比表面积、可调控孔径和良好的生物相容性，更关键的是，其在酸性条件下可快速降解，实现药物的靶向释放。此外，近年研究发现，ZIF-8本身可诱导caspase-1/GSDMD依赖的细胞焦亡，而Que也被报道可调控焦亡相关信号。基于此，研究团队提出将Que封装于ZIF-8中，构建具有pH响应特性的ZIF-8@Que纳米颗粒，以期协同增强抗肿瘤效果，并通过诱导焦亡克服传统治疗的耐药问题。
本研究发表于《Materials Today Bio》，主要采用以下关键技术方法：通过一锅法共沉淀合成ZIF-8@Que纳米颗粒，利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、动态光散射（DLS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）等进行形貌与结构表征；通过体外释放实验验证其pH响应性；采用CCK-8法、克隆形成实验、划痕愈合实验、Transwell实验评估细胞活力与恶性表型；通过DCFH-DA探针、JC-1染色、ATP检测、Western blot（WB）分析活性氧（ROS）水平、线粒体膜电位（Δψm）、能量代谢及细胞死亡相关蛋白表达；通过酶联免疫吸附试验（ELISA）和乳酸脱氢酶（LDH）释放检测焦亡相关因子；借助流式细胞术、免疫荧光、实时定量PCR（RT-qPCR）等多手段确认细胞死亡方式；使用AGS细胞异种移植瘤模型进行体内药效评价，并通过血液生化分析和组织切片评估生物安全性。
ZIF-8@Que纳米颗粒的形貌表征
研究通过简便的一锅法成功合成ZIF-8@Que纳米颗粒，SEM与TEM显示其保持菱形十二面体结构，粒径约820 nm，FT-IR和XRD证实Que成功负载且ZIF-8框架完整。紫外可见吸收光谱在370 nm处出现Que特征吸收峰，包封率高达87.75%，表明该纳米系统具有均匀的形貌、稳定的结构和高效的药物负载能力。
ZIF-8@Que具有过氧化物酶样活性
催化实验显示，ZIF-8@Que在酸性条件下可高效催化TMB-H2O2系统发生显色反应，表现出类过氧化物酶（POD-like）活性。其催化效率在pH 3.0–4.0和30–50°C范围内保持稳定，动力学分析符合米氏方程，具备高效的酶模拟特性，为后续细胞内ROS爆发奠定基础。
ZIF-8@Que在胃癌细胞及肿瘤中高效积累
细胞实验表明，Cy5.5标记的ZIF-8@Que可被AGS和MKN45细胞通过巨胞饮作用快速内化，并定位于酸性溶酶体，在pH 5.0条件下Que释放率达81.8%（24 h）。体内成像显示纳米颗粒在肿瘤组织中富集且滞留时间超过48小时，证实其具有良好的肿瘤靶向性。
ZIF-8@Que通过线粒体功能障碍抑制胃癌细胞生长
ZIF-8@Que对AGS细胞的IC50为5.59 μg/mL，显著低于游离Que（13.38 μg/mL）和空载ZIF-8（148.47 μg/mL），并有效抑制细胞克隆形成、迁移和侵袭。机制上，ZIF-8@Que引发ROS爆发，导致线粒体膜电位崩溃、ATP耗竭、呼吸链蛋白（NDUFS1、SDHA）表达下调及线粒体超微结构损伤，表明其通过破坏线粒体功能发挥抗癌作用。
ZIF-8@Que触发细胞焦亡驱动抗肿瘤效应
PCR阵列显示焦亡相关基因（CASP1、GSDMD）显著上调；Western blot证实caspase-1和GSDMD剪切活化，而凋亡相关蛋白变化不明显；ELISA和LDH检测到IL-1β、IL-18及LDH释放增加；流式细胞术显示细胞主要呈现Annexin V+/PI+晚期死亡表型。使用焦亡抑制剂NSA可逆转ZIF-8@Que诱导的细胞死亡、线粒体功能障碍及恶性表型抑制，明确其抗癌作用主要通过caspase-1/GSDMD介导的焦亡通路实现。
ZIF-8@Que在体内展现强效抗肿瘤活性且安全性良好
在AGS移植瘤模型中，ZIF-8@Que（50 mg/kg）静脉给药可显著抑制肿瘤生长，肿瘤体积仅为Que组的8.86%，且生存期延长。组织学分析显示肿瘤组织大量坏死，Ki-67表达下降，cleaved caspase-1、cleaved GSDMD和TUNEL阳性信号增强，进一步验证焦亡的发生。体内安全性评估表明，ZIF-8@Que未引起溶血、体重下降或主要器官损伤，血液生化指标正常，具备良好的生物相容性。
本研究成功构建了一种pH响应型ZIF-8@Que纳米颗粒，该体系不仅解决了Que递送效率低的问题，还通过协同诱导ROS爆发和线粒体损伤，激活caspase-1/GSDMD依赖的细胞焦亡，在体内外均表现出显著的抗胃癌效果。该策略兼具靶向性、催化活性和免疫激活潜力，为天然产物纳米制剂在肿瘤治疗中的应用提供了新思路，尤其为克服传统化疗耐药性和免疫抑制性肿瘤微环境提供了有前景的治疗方案。未来研究可进一步探索ZIF-8@Que与免疫检查点抑制剂的联用效果，以及其在转移模型和临床前安全评价中的潜力。
