基于人血清白蛋白的纳米粒子的制备与评估：用于结直肠癌治疗中的光热联合化疗

《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Preparation and Evaluation of Human Serum Albumin-Based Nanoparticles for Combined Photothermal and Chemotherapy in Colorectal Cancer Treatment

　　HSA基纳米颗粒通过DTT介导的分子开关自组装技术共载PTX和IR780，优化药物加载顺序实现高负载和高效封装，兼具化疗和光热治疗优势，显著抑制CT-26肿瘤小鼠肿瘤生长。

　　

何豆豆|崔俊丽|姚家林|徐颖|王凯凯

中国盐城市盐城第三人民医院药学部，南通大学第六附属医院，盐城224008

摘要

结直肠癌（CRC）仍然是一个重大的全球健康挑战，由于药物耐药性和毒性，传统化疗的效果有限。本研究介绍了一种基于人血清白蛋白（HSA）的纳米颗粒，该纳米颗粒同时负载了紫杉醇（PTX）和IR780，用于协同化疗和光热疗法（PTT）。这些纳米颗粒是通过二硫苏糖醇（DTT）介导的“分子开关”自组装方法制备的，通过优化药物添加顺序（配方1：先加入IR780，再加入PTX；配方2：同时加入；配方3：先加入PTX，再加入IR780），实现了高药物负载率和封装效率。物理化学表征显示这些颗粒呈球形（F1约为146纳米）。在体外实验中，F1表现出对pH值和激光的响应性，能够释放PTX（在激光照射下释放量高达51.26%），在CT-26细胞中的细胞摄取量比游离IR780增加了3.7倍，并且具有协同细胞毒性（高剂量激光照射下细胞存活率低于35%）。在小鼠体内的药代动力学研究表明，F1的半衰期更长（18.56小时，而游离IR780为11.37小时），同时近红外成像证实了通过增强渗透和保留（EPR）效应，F1在肿瘤中的积累更显著，且减少了脱靶分布。在携带CT-26肿瘤的小鼠中，F1联合激光治疗几乎完全抑制了肿瘤生长，优于单一模式的治疗。这些发现突显了经过序列优化的HSA纳米颗粒作为多模式CRC治疗生物相容性平台的潜力，值得进一步临床探索。

引言

结直肠癌（CRC）是全球第三大常见恶性肿瘤，也是癌症相关死亡的第二大原因，仅2022年就报告了193万新病例和93.5万死亡病例[1]。尽管在筛查、外科干预和系统治疗方面取得了进展，但晚期CRC的预后仍然较差，主要原因是转移、药物耐药性以及传统治疗方法（如化疗）的严重副作用[1, 2, 3]。紫杉醇（PTX）是一种用于CRC化疗方案的微管稳定剂，通过破坏细胞分裂发挥强效的抗肿瘤作用；然而，其临床应用受到水溶性差、清除速度快和对健康组织的非特异性毒性的限制[4, 5]。为了解决这些问题，基于纳米颗粒的药物递送系统应运而生，这些系统可以提高药物溶解度，延长循环时间，并通过增强渗透和保留（EPR）效应实现肿瘤部位的靶向积累[6, 7, 8, 9, 10]。

光热疗法（PTT）是一种新兴的非侵入性方法，利用近红外（NIR）光吸收剂产生局部高温，诱导肿瘤细胞凋亡或坏死，同时最小化对周围组织的损伤[11, 12]。IR780是一种亲脂性的NIR花青素染料，因其同时在PTT和NIR成像中的双重功能而受到关注，可以实时观察肿瘤并进行治疗监测[13]。然而，游离IR780在水环境中不稳定，容易聚集，并在肺部等部位发生脱靶积累，这限制了其治疗潜力[14, 15, 16]。将化疗与PTT结合使用具有显著的协同抗肿瘤效果，因为高温可以促进药物释放，增强癌细胞对化疗药物的敏感性，并克服耐药机制[17, 18, 19]。人血清白蛋白（HSA）是一种内源性蛋白质，具有优异的生物相容性、非免疫原性和对疏水性药物的天然结合亲和力，是理想的纳米载体[20, 21]。基于HSA的纳米颗粒，例如FDA批准的Abraxane（nab-paclitaxel），已在提高PTX生物利用度方面显示出临床成功，但其在多模式治疗中的应用仍需进一步研究[22]。

在这项研究中，我们使用二硫苏糖醇（DTT）介导的“分子开关”自组装方法制备了同时负载PTX和IR780的HSA纳米颗粒（图1），通过改变药物添加顺序（配方1：先加入IR780，再加入PTX；配方2：同时加入；配方3：先加入PTX，再加入IR780）来优化制备过程[23, 24, 25]。这种策略利用了疏水性、静电作用和氢键相互作用实现了高效的药物封装。我们在CT-26小鼠模型中评估了这些纳米颗粒的物理化学性质、体外药物释放、细胞摄取、细胞毒性、体内药代动力学、生物分布和抗肿瘤效果，以证明其在CRC协同化疗和光热疗法中的潜力。

材料

人血清白蛋白（HSA）购自Aladdin Scientific（中国上海）。紫杉醇（PTX，≥95%）和IR780（≥95%）购自上海Macklin生化技术有限公司（中国上海）。胎牛血清（FBS）、DMEM培养基、二硫苏糖醇（DTT）和四唑染料（MTT，3-(4, 5-二甲基噻唑-2基)-2,5-二苯基四唑溴化物）购自南通启翔生物技术有限公司（中国南通）。所有小鼠均购自

纳米颗粒的制备与表征

基于HSA的纳米颗粒（F1、F2、F3）的制备采用了DTT介导的“分子开关”技术。在DTT的作用下，白蛋白的疏水区域暴露出来，其中的二硫键重新排列形成活性巯基[15, 25]。同时，这些区域通过疏水作用、氢键和静电作用与疏水性药物结合。此外，研究表明，具有特定表面结构的药物分子

结论与未来展望

本研究成功开发了一种创新的人血清白蛋白（HSA）基纳米颗粒配方（F1），用于同时递送紫杉醇（PTX）和IR780，在CT-26小鼠模型中实现了协同化疗和光热疗法（PTT）对抗结直肠癌的效果。通过巯基介导的“分子开关”实现的顺序药物加载策略优化了疏水相互作用，从而获得了高封装效率，颗粒大小约为146纳米。

CRediT作者贡献声明

崔俊丽：撰写——审稿与编辑、方法学、研究、数据管理。姚家林：撰写——审稿与编辑、方法学、研究、数据管理。徐颖：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、项目管理、方法学、研究、数据管理、概念构思。王凯凯：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调、方法学、研究、概念构思。何豆豆：撰写——审稿与编辑、初稿撰写

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了南通大学临床医学专项研究基金的支持（资助编号：2024JY012）。