Adv Sci丨江南大学陈敬华等团队研究发现纳米葫芦系统兼具形态优势、固有发光与双重载药能力，成为多药联合治疗理想平台

2025-09-30

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iNature

形态不对称的纳米结构的生成在纳米医学研究中引起了广泛关注，尤其因为形貌特征已被证实对其生物功能有至关重要的影响。

2025年9月23日，江南大学陈敬华、同济大学Jiang Jinhui、江南大学韦平共同通讯在Advanced Science 在线发表题为“Luminescent Nanocucurbits Enable Spatiotemporal Co-Delivery of Hydrophilic and Hydrophobic Chemotherapeutic Agents”的研究论文，该研究介绍了一种用于亲水性和疏水性化疗药物共递送的发光葫芦形纳米颗粒（纳米葫芦）的合理设计和成功制备方法。这些创新的纳米结构是通过四苯基乙烯 (TPE) -接枝多肽共聚物，聚乙二醇 ₄₅-嵌段-聚[(L-谷氨酸-TPE)₂₆-stat-(L-谷氨酸)₂₉][PEG45-b-P(GATPE₂₆-stat-GA₂₉)]的自组装获得的，采用了优化的溶剂转换方法。

值得注意的是，这些纳米葫芦表现出显著增强的摄取水平，其细胞内吞总量比球形对应物高出约两倍。利用这种独特的不对称结构，纳米葫芦展现出卓越的双重载药能力，能够同时包覆亲水性药物（盐酸阿霉素，DOX）和疏水性药物（喜树碱，CPT）。在同一载体内同时递送两种药物，并按顺序释放药物组合，使得该药物递送系统能够对肝癌细胞产生协同化疗作用。总而言之，纳米葫芦系统兼具形态优势、固有发光特性和双重载药能力，使其成为多药联合治疗的理想平台，尤其适用于需要同时递送具有不同物理化学性质药物的癌症治疗。

化疗已成为临床肿瘤学中最有效的治疗方法之一。然而，肿瘤固有的复杂性和异质性使得癌细胞能够发展出多种机制来逃避化疗诱导的细胞死亡。这些生物学挑战严重限制了单一化疗药物的治疗效果。因此，将具有不同作用的不同药物共递送，以对癌细胞产生不同的细胞毒性作用变得越来越重要。近年来，纳米生物技术通过各种基于纳米材料的药物制剂技术找到了部分解决这一问题的方法。人们已经开发出各种涉及抗癌药物共递送的递送系统，包括脂质体、聚合物乳液和无机纳米颗粒，旨在实现协同抗肿瘤作用。然而，在这些共递送系统中，治疗药物之间的干扰以及与多组分载体相关的毒性问题是不可避免的。相比之下，基于可生物降解和环境友好型组分设计的纳米载体在治疗药物的共递送方面展现出独特的优势，从而避免了上述问题。

由于其固有的生物相容性、生物降解性和生物活性，多肽是通过自发组装构建功能性纳米材料的理想构建单元，在降低毒性、改善药物靶向性和提高药物递送效率方面具有巨大潜力。鉴于氨基酸种类繁多（包括天然和非天然氨基酸），肽可以被设计成具有多种化学和物理功能。至关重要的是，多肽链能够促进多种非共价相互作用，例如疏水相互作用、氢键、范德华力和π-π堆积相互作用。多种非共价力的结合可以形成相对稳定且有序的纳米结构，例如纳米球、纳米纤维、纳米碗、纳米环和其他有序纳米结构。这些特性使得基于多肽的纳米结构成为高效药物递送的理想支架，为自下而上设计纳米级递送系统带来了新的希望。

此外，为了开发下一代纳米载体，多腔室纳米胶囊备受青睐，其每个隔室均由独特且稳定的外壳保护，可实现多种药物的共包封和顺序释放。与传统的球形或圆柱形纳米颗粒不同，其多隔室结构能够独立共包封多种药物，且不会发生交叉污染，这对于在癌症治疗、受限酶促反应和组织再生等生物医学应用中实现更佳性能至关重要。例如，两种或两种以上具有协同作用的药物共同递送，比单纯单独递送每种药物的效果更佳。此外，通过共封装，不同化疗药物的顺序释放可以进一步增强治疗协同作用，从而改善治疗效果并降低毒性。此外，除了共封装和顺序释放策略外，对多腔室结构、胶囊尺寸和分布均匀性的精细控制对于实现联合治疗效果也至关重要。然而，尽管已经开发出许多多腔室纳米胶囊，但大多数这些系统缺乏精确控制形态均匀性和共递送具有不同溶解度和不同释放方式的药物的能力。因此，开发具有独立疏水和亲水区域的均质多隔室纳米胶囊，用于共递送疏水性和亲水性药物仍然是迫切需要的。

该研究提出了一种新的自组装方法，用于制备具有独特葫芦形拓扑结构的发光纳米粒子。这些纳米葫芦由可生物降解的多肽共聚物自组装而成，并以四苯基乙烯 (TPE) 基团共价修饰，从而赋予纳米结构聚集诱导发光特性。发光纳米葫芦采用非对称纳米结构，包含两个不同的隔室（Kippah 囊泡和多腔室囊泡），使其成为同时高效包封亲水性和疏水性抗癌药物的理想载体。该研究以两种广泛使用的化疗药物——盐酸阿霉素 (DOX) 和喜树碱 (CPT)——作为模型药物，因为它们对多种实体瘤均具有优异的抗肿瘤功效。这两种药物表现出不同的溶解度特性和抗癌机制。 DOX是一种亲水性化合物，其作用机制为插入DNA碱基对之间，引发一系列生化反应，最终导致多种肿瘤细胞凋亡。相反，CPT是一种源自植物的五环喹啉生物碱，它通过干扰DNA和RNA的合成来有效清除癌细胞。此外，有充分的证据表明，DOX和CPT的组合可以增强其在各种实体瘤模型中的抗癌效果。共递送系统表现出药物从独立隔室的差异化释放，且不存在相互影响。此外，纳米葫芦中共载药物组合增强的治疗效果已通过抗癌药物对人肝细胞癌（HepG2）细胞的细胞毒性增强得到证实。