超顺磁核壳纳米粒子能够实现补骨脂素和紫杉醇的协同递送，用于治疗三阴性乳腺癌

《Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine》：Superparamagnetic core-shell nanoparticles enable co-delivery of psoralen and paclitaxel for the treatment of triple-negative breast cancer

杜曼玲|刘凤杰|史琳|阿莉西亚·马塞利娜·迪亚兹·加西亚|穆拉齐姆·侯赛因·阿西姆|王欢|顾红辉|杨琳娜|李琦|杨振江|张荣华|蔡宇

中国广东省广州市济南大学生物活性分子与药物可行性评估国家重点实验室，邮编510632

摘要

三阴性乳腺癌（TNBC）的治疗使用紫杉醇（PTX）时，会受到系统毒性、药物耐药性和与补骨脂素（PSO）联合使用时递送效率低下的影响。在本研究中，通过油水（O/W）乳化法制备了负载紫杉醇/补骨脂素的磁性复合纳米颗粒（P/P-TCNs），并在外层添加了磷脂层以提高稳定性。系统评估了其物理化学性质、药物释放、体外细胞摄取、细胞凋亡、细胞周期阻滞、体内生物分布、抗肿瘤效果和生物安全性。P/P-TCNs具有较小的尺寸、均匀的分布、负的Zeta电位和超顺磁性。体外实验表明，它们能够增强细胞摄取、诱导细胞凋亡，并在G2/M期阻滞TNBC细胞。在携带肿瘤的裸鼠体内，P/P-TCNs在肿瘤中高效积累，实现了超过85%的肿瘤抑制率（优于游离药物组合/对照纳米颗粒），且溶血率低于5%，没有明显的器官毒性。总体而言，P/P-TCNs实现了紫杉醇/补骨脂素的协同递送，增强了抗TNBC效果，并具有优异的生物相容性，提供了一种安全有效的纳米治疗策略。

引言

三阴性乳腺癌（TNBC）是一种侵袭性强的乳腺癌亚型，其特征是缺乏雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和人表皮生长因子受体2（HER2）的表达。¹它约占所有乳腺癌病例的15-20%，并与高复发风险、早期转移和不良预后相关。²由于TNBC缺乏明确的治疗靶点，传统化疗仍是主要治疗方法。然而，单一药物化疗往往由于严重的系统毒性、获得性多重耐药性（MDR）和肿瘤抑制不足而效果有限。³这些限制突显了需要更有效的联合策略来增强抗肿瘤活性、克服耐药性并减少不良反应。

紫杉醇作为一种经典的微管稳定剂，是TNBC化疗方案的核心成分。⁴然而，由于其系统炎症毒性和多重耐药性，它通常与其他具有互补作用机制的药物联合使用。^{5, 6}天然呋喃香豆素化合物补骨脂素已被证明可以通过阻滞细胞周期和促进细胞凋亡来发挥抗肿瘤作用。^{7, 8}这些特性使补骨脂素成为与传统化疗药物联合治疗的有希望的候选者。

紫杉醇（PTX）和补骨脂素（PSO）通过不同的但互补的机制发挥抗癌作用，这为它们的联合使用提供了强有力的理由。PTX主要通过稳定微管并触发TNBC细胞的有丝分裂灾难来诱导G2/M期阻滞。⁹相比之下，PSO可以诱导G0/G1或S期阻滞，并激活线粒体和死亡受体依赖的凋亡途径。¹⁰此外，据报道PSO可以通过上调ATF-6和CHOP以及下调Bcl-2来促进内质网应激（ERS）介导的凋亡。^{11, 12}PTX也被证明会影响这些与ERS和凋亡相关的蛋白质。¹³因此，PTX和PSO的联合使用可能通过干扰细胞周期的不同阶段并汇聚于ERS相关的凋亡信号通路而产生协同抗肿瘤效果。

尽管有这些优势，直接给药游离的PTX和PSO仍面临几个重要挑战。游离药物通常在体内稳定性差、系统清除速度快、生物分布不特异性以及肿瘤积累量低。通过将多种药物整合到一个平台上，这些系统可以改善肿瘤靶向性、同步药物药代动力学并实现可控的药物释放。^{14, 15, 16}在现有的纳米载体中，聚合物-脂质混合纳米颗粒结合了聚合物纳米颗粒的结构稳定性和脂质体的生物相容性。它们还对疏水性药物具有良好的装载能力，并可以通过增强的渗透性和滞留（EPR）效应在肿瘤中积累。^{17, 18, 19}

超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPIONs）因其磁性响应性、良好的生物相容性和T2加权磁共振成像（MRI）能力而在治疗性纳米医学中得到广泛应用。^{20, 21, 22, 23, 24}将SPIONs整合到聚合物-脂质混合纳米颗粒中可以通过EPR效应实现被动肿瘤靶向，并在外加磁场下实现主动靶向。这种双重靶向策略可能进一步改善肿瘤特异性药物递送并减少系统暴露。

基于这些考虑和我们的先前工作，^{25, 26}我们开发了一种磁性聚合物-脂质混合治疗性纳米平台（P/P-TCNs），使用O/W乳化法共同递送PTX和PSO。在该系统中，PTX、PSO和SPIONs被共同封装在疏水性聚合物核心中以提高药物溶解度和稳定性。然后引入脂质壳层以增强生物相容性和血清稳定性。我们假设这种纳米平台可以通过磁引导和EPR介导的被动靶向的联合效应实现高效的肿瘤积累。这样的设计可能实现肿瘤部位的同步药物递送，增强PTX和PSO的协同抗肿瘤效果，并减少系统毒性。这项研究为TNBC的精准治疗提供了有前景的策略，也可能为其他恶性肿瘤的双靶向治疗性纳米平台的开发提供有用的基础。

章节摘录

材料

SPIONs购自中国成都的Vicom Biotech公司。油酸钠（OA）和大豆卵磷脂购自中国上海的Macklin公司。聚乙二醇-聚丙二醇购自中国上海的Yuanye Biotech公司。PSO和PTX购自中国成都的Chengdu Ruifenside Dan公司。聚乙二醇-硬脂酰磷脂乙醇胺（DSPE-PEG2000）以及磷脂和聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）购自中国西安的Xian Ruixi公司。

纳米颗粒的合成与表征

P/P-TCNs的制备过程如图1A所示。为了比较它们的性质并明确磷脂壳层对抗乳腺癌效果的贡献，使用相同的程序制备了不含SPIONs@OA的非磁性P/P-PLNs。此外，还通过将聚乙二醇与SPIONs@OA共组装来制备了不含磷脂壳层的P/P-IOPNs，以共同封装PSO和PTX（图2B）。

P/P-PLNs、P/P-IOPNs和P/P-TCNs的粒径

讨论

TNBC具有高度侵袭性，缺乏有效的靶向治疗方法。^{31, 32}在本研究中，我们开发了一种磁性聚合物-脂质混合纳米平台（P/P-TCNs）用于共同递送PTX和PSO。优化后的配方显示出均匀的纳米尺寸、低PDI、负表面电荷和良好的药物封装效果。在三种配方中，P/P-TCNs显示出最负的Zeta电位。首先用油酸包覆SPIONs，引入负电荷基团，然后

CRediT作者贡献声明

杜曼玲：撰写——原始草稿、正式分析、数据管理、概念化。刘凤杰：正式分析、数据管理。史琳：正式分析、数据管理。阿莉西亚·马塞利娜·迪亚兹·加西亚：方法学、研究。穆拉齐姆·侯赛因·阿西姆：方法学、研究。王欢：软件、研究。顾红辉：软件。杨琳娜：软件。李琦：软件。杨振江：撰写——审阅与编辑、资金获取。张荣华：撰写——审阅与编辑、项目

资助

本工作得到了中国国家重点研发计划（国际项目与战略创新项目，2023YFE0112200）；国际抗肿瘤纳米医学创新与应用联合研究中心（2023A0505090002）；深圳医学项目（202211003）的支持。

利益冲突声明

我们确认“致谢”部分中提到的资助并未导致与本手稿发表相关的任何利益冲突。所有作者均已阅读并批准了最终稿件，并声明他们没有利益冲突。