陳世雄，陳航榕

（中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所，上海 200050）

腫瘤是一種新陳代謝旺盛的惡性組織，其異常迅速的生長方式可導(dǎo)致自身血液供給失常，使得依賴血液進(jìn)行運輸?shù)难鯕鉄o法有效到達(dá)腫瘤區(qū)域。這一腫瘤細(xì)胞快速增殖行為和血供之間的非平衡狀態(tài)持續(xù)惡化，顯著降低了腫瘤自身微環(huán)境中的氧含量，最終導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境呈現(xiàn)乏氧狀態(tài)[1-2]。乏氧作為絕大多數(shù)實體腫瘤的特征之一，不僅能夠促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，也能夠降低抗腫瘤治療的療效[3-4]。首先，乏氧的腫瘤區(qū)域能夠減弱那些依賴于氧氣治療方式的抗癌效力，如化療（chemotherapy）、光動力學(xué)療法（photodynamic therapy，PDT）等。其次，乏氧環(huán)境能夠改變腫瘤細(xì)胞的新陳代謝，降低化療藥物的細(xì)胞毒性；乏氧還能增強(qiáng)基因的突變能力，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)耐藥性。此外，乏氧與腫瘤的病理性免疫狀態(tài)也存在很大關(guān)系。一方面乏氧的腫瘤細(xì)胞能夠釋放免疫抑制因子，如上調(diào)程序性死亡配體（PD-L1）和整合素蛋白（CD47）的表達(dá)，建立免疫抑制性微環(huán)境并提高腫瘤細(xì)胞對免疫系統(tǒng)的逃逸能力，阻礙腫瘤免疫療法的抗癌作用[5]；另一方面越來越多的研究顯示，免疫細(xì)胞在乏氧環(huán)境中能夠提高特定免疫代謝物的含量，并通過這些免疫代謝物提高對腫瘤的殺傷能力[6]。盡管乏氧的腫瘤微環(huán)境不利于常規(guī)治療方案的實施，近年來基于腫瘤乏氧卻也發(fā)展出了許多旨在精確治療的抗癌新策略。例如利用生物還原性成分作為乏氧敏感的前藥。在乏氧狀態(tài)下，內(nèi)源性氧化還原酶過度表達(dá)并催化這類前藥進(jìn)行生物轉(zhuǎn)變，形成還原性代謝產(chǎn)物，產(chǎn)生化學(xué)藥物毒性并選擇性地殺傷腫瘤細(xì)胞，發(fā)揮無副作用的抗癌效力[7-8]。

為了充分發(fā)揮乏氧敏感型藥物在體內(nèi)的化療作用，需要改善藥物的水溶性和生物相容性，還需要提高藥物在腫瘤乏氧區(qū)域的靶向能力。因此，構(gòu)建可以控制藥物釋放的載藥系統(tǒng)有利于提高乏氧腫瘤的治療效果。通常認(rèn)為，粒徑在10 ～ 500 nm的納米載體能夠在體內(nèi)相對長時間地進(jìn)行血液循環(huán)，并利用高通透性和滯留效應(yīng)（EPR）在腫瘤組織有效停留和擴(kuò)散，被認(rèn)為是極具發(fā)展前景的藥物載體[9-10]。針對腫瘤的異質(zhì)性，具有功能基團(tuán)修飾的納米載體還可以進(jìn)一步發(fā)展成為特異性響應(yīng)腫瘤微環(huán)境（pH、活性氧等）的智能載藥系統(tǒng)[11-12]。而乏氧作為腫瘤異質(zhì)性的主要特征之一，其在藥物釋放控制方面的應(yīng)用近年來得到了越來越多的關(guān)注。通過構(gòu)建乏氧微環(huán)境并利用乏氧導(dǎo)致的細(xì)胞氧化還原水平變化，可以制備既具有乏氧激活前藥裝載能力，又可以響應(yīng)腫瘤乏氧進(jìn)行藥物控制釋放的納米藥物體系。本文著重圍繞基于腫瘤乏氧特征的響應(yīng)型納米藥物系統(tǒng)進(jìn)行介紹，并概述其研究進(jìn)展與應(yīng)用前景。

1 腫瘤乏氧微環(huán)境響應(yīng)型納米藥物

1.1 基于乏氧前藥激活的納米藥物

開發(fā)可響應(yīng)腫瘤微環(huán)境選擇性激活的前藥具有很長的研究歷史，然而基于乏氧的腫瘤微環(huán)境而開發(fā)的激活前藥（hypoxia-activated prodrugs，HAPs）卻是一類新興的藥物體系。HAPs的基本作用原理是通過激活腫瘤乏氧區(qū)域過度表達(dá)的還原酶，使原本無毒或低毒的前藥轉(zhuǎn)變成具有較高細(xì)胞毒性的物質(zhì)[13-14]。HAPs之所以具有還原轉(zhuǎn)變的能力，是因為其分子骨架上存在著乏氧敏感的硝基、醌類、芳香氮氧化物、脂肪族氮氧化物及過渡金屬等化學(xué)基團(tuán)，因此也可以將HAPs分為硝基（雜）環(huán)化合物、芳香氮氧化物、脂肪族氮氧化物、醌類及金屬配合物[15]。在這些乏氧藥物中，根據(jù)響應(yīng)乏氧的水平又可以分為可在溫和乏氧水平下激活的前藥，如苯并三嗪（benzotriazine）、SN30000；需要在極端乏氧環(huán)境下才能激活的前藥，如PR-104和TH-302等。HAPs具有良好的應(yīng)用前景，目前已有一些HAPs進(jìn)入到臨床評估階段（見表1）[16]。

與常見的化療藥物一樣，通過設(shè)計合理的載藥體系可以進(jìn)一步優(yōu)化HAPs在體內(nèi)的治療效果[17]。將HAPs作為模型藥物裝載到納米藥物載體中，不僅有利于增強(qiáng)HAPs在體內(nèi)的生物相容性，還能通過功能化載體來增強(qiáng)HAPs的組織滲透能力，從而促進(jìn)HAPs在乏氧區(qū)域的有效富集。Zhang等[18]設(shè)計了一種基于介孔二氧化硅的HAPs載體，在這一納米載體中，HAPs與血管破壞劑共裝載，再利用血小板細(xì)胞膜對載體進(jìn)行包覆以提高載體的生物相容性；這一仿生載體進(jìn)入腫瘤組織時，首先會破壞局部的腫瘤血管，利用血小板在出血部位的集聚效應(yīng)可以吸引更多仿生納米顆粒進(jìn)入腫瘤組織；同時血管破壞也導(dǎo)致了腫瘤區(qū)域供氧不足，增強(qiáng)了腫瘤的乏氧水平。因此，這種仿生制備的二氧化硅載體不僅可以增強(qiáng)HAPs在腫瘤組織的富集能力，還能增強(qiáng)HAPs的毒性。Wang等[19]設(shè)計了基于介孔二氧化硅的HAPs載體，實現(xiàn)了放/化療與光熱為一體的多模式肝癌治療；在該研究中，雙面結(jié)構(gòu)的金-二氧化硅納米顆粒經(jīng)過葉酸修飾，可以將替拉扎明（TPZ）高效靶向遞送到肝癌區(qū)域，既對腫瘤施加了放射敏化作用，又能實現(xiàn)乏氧前藥的化療。最近，Guo等[20]將四價鉑前藥配體和乙酰膽堿類似物（MPC）共聚形成聚前藥納米凝膠，通過MPC與非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞上過度表達(dá)的膽堿轉(zhuǎn)運體特異性結(jié)合，納米水凝膠可以將藥物高效輸運到腫瘤組織；裝載了乏氧激活前藥TPZ的納米凝膠在乏氧腫瘤微環(huán)境中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，四價鉑被還原生成二價鉑，而二價鉑能夠上調(diào)還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶的表達(dá)，進(jìn)一步促進(jìn)組織內(nèi)氧氣的清除以及活性氧（ROS）的產(chǎn)生；不僅如此，組織內(nèi)氧氣含量的急劇下降能夠激活TPZ的細(xì)胞毒性，從而實現(xiàn)二價鉑-TPZ的協(xié)同化療作用。

由于乏氧區(qū)域一般存在于腫瘤組織內(nèi)部，腫瘤穿透力較弱的納米體系無法有效進(jìn)入乏氧區(qū)域，導(dǎo)致HAPs不能與腫瘤細(xì)胞充分接觸，這削弱了藥物的作用效力。Wang等[21]開發(fā)了一種可穿透腫瘤組織的納米載藥體系：在該體系中，雜化的聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）脂質(zhì)納米顆?？晒惭b載光敏劑吲哚菁綠（ICG）和乏氧藥物TPZ，將具有整合素靶向作用的內(nèi)化型RGD功能肽（iRGD）通過點擊化學(xué)修飾在載藥納米顆粒表面；在iRGD的介導(dǎo)下，納米顆粒不僅能靶向腫瘤區(qū)域，還可以利用細(xì)胞膜穿透作用來增強(qiáng)載藥體系在腫瘤組織的穿透能力；ICG受到近紅外激光作用發(fā)生光動力學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的ROS造成腫瘤細(xì)胞死亡，同時消耗氧氣，加劇腫瘤乏氧，因此在腫瘤深層富集的TPZ也被乏氧激活，從而實現(xiàn)高效協(xié)同的抗腫瘤作用。

表 1 幾種進(jìn)入臨床的乏氧激活前藥Table 1 Some hypoxia-activated prodrugs for clinical trials

1.2 基于乏氧微環(huán)境響應(yīng)的納米藥物控釋系統(tǒng)

在低氧區(qū)域，細(xì)胞處在還原性環(huán)境之中，因此可以設(shè)計基于乏氧敏感基團(tuán)的氧化還原響應(yīng)型載藥體系用于藥物的釋放控制。通常情況下，還原電勢在－200 mV ～－400 mV的乏氧敏感基團(tuán)可以賦予載體乏氧響應(yīng)性能，例如含有硝基咪唑、偶氮苯片段或者金屬配合物的載體就是目前常見的3種乏氧響應(yīng)藥物控釋體系。

硝基咪唑是最先被用于合成響應(yīng)型聚合物載體的乏氧功能基團(tuán)。Zhang等[22]報道了一種裝載了TPZ的兩性聚合物診療脂質(zhì)體：該研究將疏水的2-硝基咪唑與PEG共軛結(jié)合形成兩親性聚合物，并通過自組裝過程形成乏氧響應(yīng)的納米載藥平臺；在乏氧的腫瘤組織中，2-硝基咪唑片段被還原成親水的氨基產(chǎn)物，破壞了PEG聚合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而響應(yīng)解離并釋放TPZ實現(xiàn)化療。Lin等[23]設(shè)計了一種新型的乏氧激活光觸發(fā)體系，可以特異性地高效釋放抗癌藥物，其中硝基咪唑作為電子受體與香豆素光觸發(fā)化合物結(jié)合形成共軛物，再通過酰胺反應(yīng)修飾到殼聚糖上形成可響應(yīng)乏氧的光觸發(fā)型殼聚糖納米顆粒：在常氧細(xì)胞中，通過光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移至硝基咪唑片段，香豆素染料淬滅不會發(fā)生光觸發(fā)解離；而在乏氧條件下，硝基咪唑還原成氨基咪唑，無法接受來自香豆素染料的電子轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致碳氧鍵斷裂，抗癌藥物得以釋放。

偶氮苯（AZO）基團(tuán)為另一種得到廣泛應(yīng)用的乏氧響應(yīng)片段，與硝基咪唑類似，其可非常容易地獲得一個電子并在低氧環(huán)境下發(fā)生還原反應(yīng)生成苯胺衍生物。Yang等[24]使用AZO作為乏氧響應(yīng)型生物還原連接臂，用以連接光敏劑二氫卟酚（Ce6）-白蛋白共軛物（HC）和抗癌藥物奧沙利鉑-白蛋白共軛物（HO），形成粒徑在100 ～ 150 nm的白蛋白基納米系統(tǒng)（HCHOA）：在常氧條件下，HCHOA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而當(dāng)處于乏氧條件下，偶氮鍵響應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水氨基，導(dǎo)致納米系統(tǒng)快速解離并形成粒徑小于10 nm的超小HC和HO顆粒，納米系統(tǒng)解離之后，淬滅的Ce6恢復(fù)了熒光性能，可用于生物成像，同時得到增強(qiáng)的Ce6光活性，也提高了光動力學(xué)活性氧的產(chǎn)率，從而實現(xiàn)了乏氧敏感型腫瘤診療應(yīng)用。Ihsanullah等[25]設(shè)計了一種基于AZO鍵合的新型響應(yīng)性聚合物-多肽載藥體系：其中，PEG和PLGA通過AZO鍵合形成兩親性的共聚物分子（PEGAZO-PLGA），這一共聚物與細(xì)胞穿膜肽TAT修飾的PEG-PLGA共聚物以及TPZ-聚乳酸（PLA）組裝形成納米膠束，膠束表面的TAT多肽是一種穿膜肽，因此納米膠束能夠穿透腫瘤組織進(jìn)入遠(yuǎn)端腫瘤細(xì)胞；在乏氧環(huán)境的驅(qū)動下，AZO斷裂促使納米膠束解體釋放TPZ產(chǎn)生化療作用。此外，Lee等[26]通過帶有偶氮苯的環(huán)糊精（Si-Azo-CD-PEG）修飾介孔二氧化硅載體表面，在乏氧腫瘤細(xì)胞中，由于醌類氧化還原酶（NQO1）過度表達(dá)，使其能夠解離偶氮苯片段，并觸發(fā)二氧化硅表面環(huán)糊精的斷裂，從而可以釋放載體內(nèi)裝載的藥物。

處于低自旋態(tài)的金屬配合物具有一定的還原電勢，在常氧狀態(tài)下十分穩(wěn)定，在乏氧狀態(tài)下則會被細(xì)胞還原酶還原并發(fā)生電子轉(zhuǎn)移形成不穩(wěn)定的高自旋配合物，最終快速釋放螯合配體[27]。因此，含有藥物配體的過渡金屬配合物也被認(rèn)為是一種乏氧響應(yīng)釋藥體系。這些配體處于位點特異性配位狀態(tài)時毒性相對較低，一旦釋放則會發(fā)揮藥物毒性并殺傷細(xì)胞。研究顯示，表皮生長因子受體（EGFR）抑制劑可以作為配體與鈷合成以三價鈷為中心金屬離子的金屬配合物，在乏氧環(huán)境中，配合物中的三價鈷經(jīng)過還原過程形成二價鈷，其電子軌道被部分填充，減弱了其配位作用，從而選擇性地釋放EGFR抑制

劑并發(fā)揮抗癌作用[28]。

2 基于腫瘤乏氧微環(huán)境響應(yīng)型納米藥物的應(yīng)用研究

2.1 基于攜氧納米體系的動力學(xué)治療與化療研究

為了提升化療、光/聲動力學(xué)治療等氧氣依賴型療法的抗腫瘤效力，目前發(fā)展出了納米酶產(chǎn)氧、非氧氣依賴型光敏劑、攜氧藥劑等多種策略，目的在于通過削弱腫瘤的乏氧狀態(tài)來增強(qiáng)光/聲動力學(xué)以及化療的治療效果。其中，血紅蛋白（Hb）以及全氟化碳（PFC）等可以在氧氣含量高的環(huán)境中吸附并攜帶氧氣，在低氧條件下釋放氧氣，是一類應(yīng)用廣泛的乏氧響應(yīng)型攜氧材料[29]。Ren等[30]開發(fā)了一種可以顯著提高PDT療效的PFC基納米藥物：通過全氟三丁胺（PFTBA）與人血清白蛋白（HSA）的協(xié)同組裝可以形成具有核殼納米結(jié)構(gòu)的光敏劑-藥物共裝載體系（Nano-PDT）。裝載進(jìn)這一體系的光敏劑可以通過3個方面來實現(xiàn)增強(qiáng)型的PDT：首先，光敏劑被均勻分散在外殼上，有效避免了因π-π堆積作用而造成的自身淬滅；其次，HSA作為納米載體基質(zhì)可以延長光敏劑的三重態(tài)壽命；最后，作為內(nèi)核的PFTBA可以在乏氧區(qū)域響應(yīng)釋放氧氣，保證了單線態(tài)氧持續(xù)不斷地生成。在Yang等[31]的研究中，Hb和化療藥物DOX分別通過水合作用和物理攪拌被共裝載進(jìn)脂質(zhì)體（lipo）的水相中，形成了載藥脂質(zhì)體納米材料DHL（DOX-Hb-lipo）：當(dāng)DHL進(jìn)入腫瘤組織時，具有乏氧響應(yīng)型釋氧能力的Hb有效緩解了腫瘤的乏氧狀態(tài)，抑制了乏氧誘導(dǎo)的細(xì)胞耐藥性，增強(qiáng)了DOX的化療效果。筆者所在課題組基于介孔氧化硅載體成功實現(xiàn)了親水氧化錳納米酶與疏水Ce6的共裝載；在該體系中，錳氧化物（MnOx）納米酶催化腫瘤微環(huán)境的H2O2產(chǎn)生O2，一方面緩解了腫瘤區(qū)域的乏氧，另一方面促進(jìn)Ce6在光照作用下產(chǎn)生更多的單線態(tài)氧（1O2），有效增強(qiáng)了PDT效果[32]。

2.2 基于HAPs的化療-光動力學(xué)治療

PDT利用光敏劑，通過光能促使分子氧轉(zhuǎn)變成具有細(xì)胞殺傷作用的單線態(tài)氧，實施抗癌治療。在這一過程中，光動力學(xué)展現(xiàn)出了顯著的耗氧效果，為實現(xiàn)乏氧增強(qiáng)的化療提供了可能性。Qian等[33]開發(fā)了一種裝載有DOX的光響應(yīng)型納米載體（DOX-NI-CP NPs），通過交替共聚的方法將光敏劑dithiophenebenzotriazole和近紅外成像探針分子dithiophenethienopyrazine結(jié)合形成共聚物，再利用硝基咪唑（2-NI）對共聚物進(jìn)行接枝，形成兩親性的共聚物NI-CP，NI-CP則通過雙乳液的手段將DOX包載形成響應(yīng)型納米藥物；在該體系中，進(jìn)入細(xì)胞的納米藥物在激光的照射下通過光動力學(xué)產(chǎn)生單線態(tài)氧，從而引發(fā)腫瘤細(xì)胞的凋亡，同時細(xì)胞的溶解氧被快速消耗形成乏氧環(huán)境，促使NI還原成親水的氨基咪唑，導(dǎo)致納米顆粒的解離并釋放DOX，最終實現(xiàn)光動力學(xué)和化療的協(xié)同治療。進(jìn)一步研究中，該團(tuán)隊還合成了帶有NI和光敏劑Ce6的嵌段聚合物，并通過蒸發(fā)/萃取的方法制備了以嵌段共聚物為殼、裝載乏氧激活前藥TPZ的類細(xì)菌納米囊泡；在激光照射下，Ce6發(fā)揮光動力學(xué)作用，殺傷細(xì)胞并消耗氧氣，隨后囊泡響應(yīng)解離而釋放TPZ，得到增強(qiáng)的乏氧環(huán)境也顯著地提高了TPZ的化療效果[34]。He等[35]也合成了一種雙刺激觸發(fā)的載藥納米膠束：通過親核取代、酯的水解等一系列反應(yīng)，NI與聚乙烯亞胺（PEI）可形成共軛物NI-PEI；該共軛物隨后與接枝了Ce6的透明質(zhì)酸（HA-Ce6）共組裝形成可在血清中表現(xiàn)出膠體穩(wěn)定性的納米囊泡；親水的DOX則被進(jìn)一步裝載到囊泡的親水內(nèi)核中，最終形成球形DOX-HC-NI-PEI納米膠束；該膠束在富集到腫瘤組織后，660 nm激光輻照可使光敏劑Ce6產(chǎn)生高水平的ROS并損傷腫瘤細(xì)胞，同時氧氣被急劇消耗，腫瘤的乏氧水平顯著上升，促使納米膠束解離并釋放DOX實現(xiàn)化療。

相對于合成聚合物，脂質(zhì)體的生物相容性更好，毒性更小，以其為代表的載藥體系在臨床轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用也較為普遍。因此，由脂質(zhì)體形成的載藥膠束非常有利于發(fā)展基于乏氧的抗癌治療。Feng等[36]將親水的乏氧激活前藥巴諾蒽醌（AQ4N）和疏水光敏劑Ce6分別裝載到脂質(zhì)體的水腔和疏水的磷脂雙分子層中制備出載藥脂質(zhì)體，該脂質(zhì)體進(jìn)一步與銅的同位素螯合形成可進(jìn)行正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層掃描（PET）成像的診療劑AQ4N-64Cu-hCe6-liposome，表明在激光的作用下，利用光敏劑高效的耗氧作用，可顯著增強(qiáng)AQ4N的細(xì)胞毒性，實現(xiàn)光動力學(xué)-化療協(xié)同抗癌治療。Dai等[37]將TPZ與含有釓的Ce6-PEG聚合物同脂質(zhì)體一同進(jìn)行組裝形成復(fù)合納米膠束；在光照下，Ce6光敏劑消耗氧氣實現(xiàn)光動力學(xué)治療，并激活TPZ，進(jìn)而在磁共振成像的引導(dǎo)下實現(xiàn)光動力學(xué)-化學(xué)聯(lián)合治療。

金屬有機(jī)框架（metal organic frameworks，MOFs）是近年來受到廣泛關(guān)注的新型材料。MOFs以金屬離子或金屬簇為中心，可與有機(jī)配體形成具有多孔特性的框架結(jié)構(gòu)，在提高藥物裝載能力方面具有顯著優(yōu)勢[38-39]。近年來，越來越多的研究開始探索基于MOFs體系的多藥裝載及其針對腫瘤的聯(lián)合治療應(yīng)用。如Liu等[40]合成了多功能化的鉿卟啉納米MOFs遞藥平臺：該研究發(fā)現(xiàn)這一MOFs材料對卟啉和TPZ表現(xiàn)出高裝載量的特點，其配位陣列還有助于減弱卟啉的自淬滅作用，從而提高卟啉的光動力學(xué)效果。光動力學(xué)在體內(nèi)的治療效率不僅與光敏劑的濃度有關(guān)，還會被光的組織穿透能力影響；采用組織穿透能力強(qiáng)的光源能夠顯著提高腫瘤區(qū)域的乏氧程度，有利于增強(qiáng)HAPs毒性。基于此，Shao等[41]設(shè)計了一種核殼結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換納米顆粒-MOFs復(fù)合體系 —— UCSs：該研究在上轉(zhuǎn)換納米顆粒上進(jìn)行晶種介導(dǎo)的鋯基卟啉MOF生長，最終形成可裝載TPZ的復(fù)合MOFs載體；在上轉(zhuǎn)換納米顆粒的作用下，這一復(fù)合載藥體系可以響應(yīng)近紅外光源實現(xiàn)PDT，并以此增強(qiáng)TPZ的化療作用，而進(jìn)一步結(jié)合程序性死亡配體免疫檢查點抑制劑（α-PD-L1）可達(dá)到有效抑制轉(zhuǎn)移瘤生長的作用。

2.3 基于HAPs的化療-聲動力學(xué)治療

與光動力學(xué)效力受到組織穿透深度限制不同，聲動力學(xué)治療（sonodynamic therapy，SDT）中運用的超聲手段對生物組織具有更深層次的穿透能力。同時，SDT在聲敏劑的作用下，同樣可以將分子氧轉(zhuǎn)換成具有細(xì)胞毒性的ROS[42-43]。Feng等[44-45]將TPZ裝載進(jìn)表面修飾有亞硝基硫醇（SNO）的空心介孔二氧化鈦（HMTNPs）中：通過EPR效應(yīng)，納米顆粒首先在腫瘤區(qū)域富集，在超聲的作用下，氧氣轉(zhuǎn)變成ROS對細(xì)胞進(jìn)行殺傷，并通過消耗氧氣構(gòu)建的乏氧環(huán)境來增加TPZ的細(xì)胞毒性；同時，ROS還能活化SNO基團(tuán)釋放一氧化氮，當(dāng)一氧化氮的濃度達(dá)到幾微摩爾每升的水平時，一氧化氮的抗癌治療窗口開啟，產(chǎn)生抗腫瘤作用。Wang等[46]設(shè)計了一種鈥摻雜的空心二氧化硅納米球，利用聲敏劑Ce6和具有腫瘤靶向能力的單抗進(jìn)行表面修飾，從而形成復(fù)合納米材料HHSN-C/P-mAb；該材料可以作為TPZ的載體，通過靶向腫瘤細(xì)胞膜上過度表達(dá)的抗原PSCA將TPZ有效遞送到腫瘤區(qū)域；這一復(fù)合納米材料同時還具有超聲和磁共振成像能力，其空心結(jié)構(gòu)可響應(yīng)腫瘤酸性微環(huán)境進(jìn)行降解，在超聲的作用下，HHSN-C/P-mAb消耗氧氣產(chǎn)生ROS損傷腫瘤細(xì)胞，提高瘤內(nèi)乏氧水平并激活TPZ的毒性，實現(xiàn)了成像輔助的聯(lián)合治療。

2.4 基于HAPs的化療-饑餓療法

作為重要的營養(yǎng)物質(zhì)，葡萄糖在腫瘤生長過程中發(fā)揮了重要作用。根據(jù)Warburg效應(yīng)，腫瘤細(xì)胞的增殖主要依賴于有氧糖酵解過程，因此，腫瘤細(xì)胞對自身微環(huán)境中葡萄糖濃度變化非常敏感[47-48]。葡萄糖氧化酶（GOx）是一類可以與胞內(nèi)葡萄糖進(jìn)行反應(yīng)的生物酶。在GOx的作用下，葡萄糖可以迅速轉(zhuǎn)化為過氧化氫和葡萄糖酸，從而切斷腫瘤中能量和營養(yǎng)物質(zhì)的供給并抑制腫瘤細(xì)胞的生長[49-50]。因此，基于GOx可以發(fā)展饑餓療法用以治療癌癥。此外，GOx在催化葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖酸和過氧化氫的同時也會消耗氧氣，這為實現(xiàn)基于乏氧的化療-饑餓治療的聯(lián)合療法提供了可能。Yang等[51]較早地開發(fā)了一種饑餓-乏氧化療的聯(lián)合療法：該研究制備了含有四硫鍵的蛋黃-殼層結(jié)構(gòu)有機(jī)二氧化硅納米顆粒作為藥物載體，其中“蛋黃”部分具有尺寸較小的多孔特征，可以裝載小分子AQ4N，“殼層”部分則具有大孔特征，可用于裝載相對分子質(zhì)量較大的GOx；在腫瘤微環(huán)境中，高表達(dá)的谷胱甘肽與四硫鍵進(jìn)行反應(yīng)，誘發(fā)殼層逐步降解并釋放GOx，隨后GOx催化消耗葡萄糖和氧氣，在實現(xiàn)饑餓治療的同時也增強(qiáng)了腫瘤的乏氧狀態(tài)，從而激活A(yù)Q4N，實現(xiàn)了乏氧化療。Li等[52]開發(fā)了一種基于嵌段共聚物的響應(yīng)型HAP載體，利用對過氧化氫敏感的過氧草酸酯（PO）作為鏈接片段合成了含有聚乙二醇（PEG）和聚己內(nèi)酯（PCL）的三嵌段共聚物PEG-PO-PCL-PO-PEG，并以此形成可以同時裝載AQ4N和GOx的聚合物納米囊泡（PAG）；該研究發(fā)現(xiàn)，PAG能夠提高用于葡萄糖運輸?shù)募?xì)胞膜滲透性，該聚合物在富含過氧化氫的腫瘤微環(huán)境中能夠響應(yīng)解離并釋放GOx，從而提高過氧化氫的水平，增強(qiáng)的過氧化氫水平則反過來加速了PAG的降解，釋放更多的GOx和AQ4N，實現(xiàn)了可程序化的饑餓療法-乏氧化療的聯(lián)合治療模式。Shan等[53]合成了一種新型的二氧化硅基納米載藥平臺，可用于裝載TPZ并實現(xiàn)增強(qiáng)型的乏氧化療：首先合成了膽紅素-硅烷共軛物，并基于此共軛物制備了可同時裝載GOx和TPZ的中空介孔二氧化硅納米顆粒（HMBRN）；研究發(fā)現(xiàn)，具有高效消除過氧化氫能力的膽紅素能夠加劇GOx介導(dǎo)的葡萄糖-氧氣的消耗作用，實現(xiàn)增強(qiáng)型饑餓治療；另一方面，消耗的氧氣則提高了腫瘤的乏氧水平，從而更有利于TPZ發(fā)揮殺傷作用。

3 結(jié)語

由于HAPs只在腫瘤乏氧區(qū)域具有細(xì)胞毒性，對正常組織不會產(chǎn)生非常明顯的毒副作用。因此，基于HAPs來制定乏氧敏感型治療策略有望實現(xiàn)癌癥的精準(zhǔn)治療。為了增強(qiáng)藥物在腫瘤區(qū)域的富集能力，利用納米尺度的EPR效應(yīng)，將HAPs裝載進(jìn)納米體系中進(jìn)行遞送是極具前景的發(fā)展方向。然而，由于乏氧區(qū)域遠(yuǎn)離血管而存在于腫瘤組織深處，單一的被動靶向通常還不足以保證藥物能夠有效遞送到靶區(qū)，因此通過表面修飾特異性配體來增強(qiáng)藥物靶向能力被認(rèn)為是發(fā)展趨勢。常用策略包括利用iRGD、靶向線粒體相關(guān)蛋白p32的LinTT1和tLyP -1等功能多肽以增強(qiáng)組織和新生血管的滲透性，從而促進(jìn)納米藥物對深層腫瘤區(qū)域的靶向能力。

除了增強(qiáng)納米藥物對乏氧區(qū)域的靶向能力，還可以通過構(gòu)建乏氧微環(huán)境來增強(qiáng)HAPs的治療效力，同時也能克服藥物在乏氧區(qū)域富集不足的弊病。光動力學(xué)通過光敏劑能夠?qū)⒎肿友蹀D(zhuǎn)變成ROS，不僅能夠增強(qiáng)腫瘤的乏氧程度，提高乏氧藥物的細(xì)胞毒性，還能夠通過光動力學(xué)治療為乏氧激活的化學(xué)療法提供協(xié)同作用。目前的研究主要關(guān)注于設(shè)計不同類型的光響應(yīng)納米載體。在激光的照射下，這類載體不僅可以實現(xiàn)光動力學(xué)-乏氧化療的聯(lián)合治療，還能通過調(diào)控和引入分子探針來實現(xiàn)熒光、PET、磁共振等成像模式，賦予響應(yīng)性納米載體診療一體化的功能。不過由于光源在組織中的穿透深度有限，常常會影響光動力學(xué)作用效果，而聲動力學(xué)療法可利用超聲波和聲敏劑將分子氧轉(zhuǎn)變成ROS，由于超聲波對組織有更強(qiáng)的穿透能力，可將體表的聲能傳遞到深層組織，打破了組織深度限制。目前，聲動力學(xué)-乏氧化療以及聯(lián)合免疫治療的研究尚處于起步階段，如何降低聲動力學(xué)療法對于正常組織的損傷和超聲對乏氧藥物的影響以及調(diào)控超聲參數(shù)以更好地體現(xiàn)聲動力學(xué)-化療的協(xié)同治療效力等都是發(fā)展這類聯(lián)合療法需要解決的問題。