华科《Chemical Society Reviews》首次揭示纳米药物力学在抗肿瘤药物靶向输送中的重要作用
近日，Chemical Society Reviews 在线发表了华中科技大学生命学院、国家纳米药物工程技术研究中心杨祥良教授、李子福教授以及甘璐教授的指导性评述论文(Tutorial review) “Influence of nanomedicine mechanical properties on tumor targeting delivery”，首次将纳米药物力学性能调控策略与“五得”原则相结合，深入揭示纳米药物力学性能对抗肿瘤药物克服多重屏障、实现靶向输送的重要作用。该文章被选为内封面文章 (Inside front cover)。
近年来，研究人员发现纳米载体能够改善传统化疗药物的药代动力学以及生物分布，增强纳米药物肿瘤靶向性并降低化疗药物对正常组织的毒副作用。杨祥良教授团队提出抗肿瘤纳米药物靶向策略的“五得”原则，即跑得动（long circulation）、停得下（tumor accumulation）、钻得深（deep penetration）、进得去（cellular internalization）和放得出（drug release）。基于“五得”原则，杨祥良教授团队通过调控纳米载体的理化性质，包括粒径、ζ电位、亲疏水性、表面电荷等，优化纳米药物在各个阶段的动力学行为；依此设计的纳米药物在动物实验中均实现了更优异的抗肿瘤效果以及更低的毒副作用，相关研究成果发表在Advanced Science (2018, 2020)、Advanced Functional Materials (2020)、Nature Communications(2019)、Nano Letters (2018, 2019, 2019)、ACS Nano (2019)等学术期刊上。2019年5月20日，杨祥良教授、甘璐教授与黄波教授合作在生物医学工程顶级期刊Nature Biomedical Engineering上发表论文The softness of tumour-cell-derived microparticles regulates their drug-delivery efficiency，指出肿瘤细胞来源微颗粒的力学性能如软硬度、变形能力同样显著影响纳米药物的药效学与药动学行为，为纳米药物的设计提供了新策略。该成果被评为“华中科技大学2019年十大学术进展”，得到相关领域学者的高度认可。
基于这一重要研究进展，李子福教授、杨祥良教授课题组应化学顶级综述期刊Chemical Society Reviews的邀请，总结并发表关于纳米药物力学性能对“五得”原则各个阶段影响的指导性评述论文。首先，文章简明扼要地介绍了力学性能在纳米药物研究领域已经引起关注。随后，文章对比了几种常用的力学检测技术，并对比了各项技术的优势与局限性。同时，文章介绍了九种常用的纳米载体，如纳米凝胶、聚合物胶束、圆柱形聚合物刷、二氧化硅纳米胶囊、逐层自组装胶囊、盘状颗粒、纳米囊泡、杂化纳米粒、肿瘤细胞来源微颗粒，并阐明不同纳米载体力学性能调控的方式。这为纳米载体的力学设计及表征研究提供了有价值的参考。然后，详细介绍并分析了纳米药物力学性能对长循环、肿瘤富集、深部渗透、细胞摄取以及药物释放，即“五得”各个阶段所产生的影响。第一阶段，软的纳米药物更容易规避巨噬细胞的摄取，避免被单核吞噬细胞系统和网状内皮系统清除，实现长循环并有更高的机会到达肿瘤部位。第二阶段，软的纳米药物与硬的相比，更倾向于富集在肿瘤部位，而在主要脏器中的富集量更低。第三阶段，软的纳米药物具有更优异的变形能力，可以穿过肿瘤细胞间的间隙实现深部渗透。第四阶段，部分研究表明软的纳米药物更容易被细胞摄取。但是，细胞摄取过程非常复杂，同时受到入胞途径以及载体表面性质等因素的影响，需更进一步的研究。第五阶段，软的纳米凝胶由于网络密度稀疏，更容易释放药物，而其它类型的纳米载体并未表现出明显的力学性能依赖的释药行为。最后，文章总结了力学性能对纳米药物输送效率以及最终抗肿瘤效果的影响，对未来值得关注的六个问题进行了探讨，并提出一些可行的解决方案。
生命学院在读博士生李峥、肖晨以及博士后雍土莹为该论文共同第一作者，杨祥良教授、李子福教授以及甘璐教授为共同通讯作者。该论文得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、以及华中科技大学学术前沿青年团队（生物力纳米肿瘤学）等项目的资助。