实体瘤缺氧一直是光动力治疗的老大难问题，还会引发免疫抑制、促进转移。这篇文章设计开发了一款可注射免疫水凝胶 AV@PFgel，把紫磷光动力、铁死亡、缺氧缓解和 HIF‑1α 抑制整合在一起。凝胶在肿瘤酸性环境下响应释药，激光照射后协同杀伤肿瘤、激活免疫，对原位和转移性三阴性乳腺癌都有很好的抑制效果，还能建立长期免疫记忆。
1️⃣ 首次将紫磷纳米片光动力治疗、铁死亡诱导、缺氧缓解、HIF-1α 抑制四大功能整合到单一可注射水凝胶体系，实现多机制协同抗癌2️⃣ 构建了双交联 pH 响应型水凝胶，在肿瘤酸性微环境精准降解，实现药物与活性成分的控释，兼顾注射性与自修复性3️⃣ 利用铁离子芬顿反应原位产氧，从根源解决光动力治疗的缺氧瓶颈，同时触发铁死亡，形成治疗正反馈4️⃣ 水凝胶载体兼具药物递送与免疫调控双重作用，重塑肿瘤免疫微环境，激活持久局部与全身抗肿瘤免疫5️⃣ 单次瘤内注射联合激光照射即可同时抑制原位肿瘤与肺转移，并建立长期免疫记忆，提升难治性三阴性乳腺癌治疗效果实体瘤普遍存在缺氧微环境，这不仅会促进肿瘤侵袭、转移和免疫逃逸，还会严重依赖氧气的光动力治疗效果大打折扣。缺氧会上调 HIF-1α，进一步诱导 PD-L1 高表达、招募调节性 T 细胞和肿瘤相关巨噬细胞，让肿瘤变成 “免疫沙漠”。光动力治疗本身还会消耗氧气，加重缺氧，形成恶性循环。铁死亡作为铁依赖性程序性死亡，能克服肿瘤凋亡耐药，还可触发免疫原性细胞死亡，但单独使用铁死亡或光动力都难以兼顾局部杀伤与全身免疫激活。传统递送体系合成复杂、生物相容性差、靶向性不足，无法实现缺氧缓解、铁死亡、光动力与免疫治疗的协同，临床转化难度大。三阴性乳腺癌易转移、预后差，现有疗法难以同时控制原位瘤与远处转移，急需一体化多功能治疗平台。作者设计开发了AV@PFgel 免疫工程化水凝胶，以聚二甲双胍为骨架，通过 Fe³+ 配位键与席夫碱双交联构建，负载阿克拉霉素 / 紫磷纳米片复合物。该水凝胶可注射、自修复，在肿瘤弱酸性环境下响应降解，缓慢释放聚二甲双胍、Fe³+ 和阿克拉霉素 / 紫磷纳米片。紫磷纳米片在 660 nm 激光下作为光敏剂产生活性氧，直接杀伤肿瘤并诱发免疫原性细胞死亡；Fe³+ 被还原为 Fe²+，通过芬顿反应分解肿瘤内 H₂O₂产氧、缓解缺氧，同时引发铁死亡，加剧脂质过氧化与细胞膜破裂；阿克拉霉素抑制 HIF-1α，阻断缺氧相关免疫抑制通路，下调 PD-L1。三者协同将肿瘤微环境重编程为免疫激活状态，激活 CD8+T 细胞、促肿瘤巨噬细胞极化，抑制调节性 T 细胞，实现对三阴性乳腺癌原位瘤与肺转移的高效抑制，同时建立长期免疫记忆。AV@PFgel 的制备流程及其结合光动力治疗（PDT）的抗肿瘤作用机制示意图作者首先通过液相剥离制备紫磷纳米片，静电吸附负载阿克拉霉素得到阿克拉霉素 / 紫磷复合物；再合成聚二甲双胍，与 Fe³+ 形成配位复合物，再与双苯甲醛 PEG 通过席夫碱反应构建双交联水凝胶，最终制得 AV@PFgel。对材料的形貌、粒径、电位、光谱、流变学性能、pH 响应降解与药物释放行为进行系统表征，验证水凝胶的注射性、自修复性与酸响应特性。Figure 1、AV@PFgel 的制备与表征。（A）紫磷纳米片（VPN）与阿克拉霉素 / 紫磷纳米片复合物（ACF/VPN）的透射电镜图；（B）VPN 与 ACF/VPN 的粒径及 Zeta 电位（n=3）；（C）VPN、ACF/VPN 与 AV@PFgel 的扫描电镜图；（D）VPN、ACF/VPN 与 AV@PFgel 的能谱面扫；通过（E）在载玻片上书写字母、（F）用注射器挤出至 PBS 溶液（pH 7.4）中，评估 AV@PFgel 的可注射性；（G）AV@PFgel 的自修复性能表征；（H）AV@PFgel 凝胶化前后的溶胶 - 凝胶转变测试；（I）不同 pH 条件下 48 小时内聚二甲双胍（PolyMet）与阿克拉霉素（ACF）的累积释放曲线（n=3）；（J）不同 pH 条件下 96 小时内 AV@PFgel 在 PBS 溶液中的状态观察。作者以 4T1 三阴性乳腺癌细胞为模型，检测材料细胞摄取、细胞毒性、凋亡、迁移侵袭能力；检测细胞内 HIF-1α、氧含量、活性氧、谷胱甘肽、GPX4、脂质过氧化物、Fe²+ 水平，验证缺氧缓解、光动力效应与铁死亡通路激活；检测免疫原性细胞死亡标志物、树突状细胞成熟、巨噬细胞极化及 PD-L1 表达，评估体外免疫激活效果。Figure 2、体外抗肿瘤活性。（A）采用 Transwell 共培养体系评估水凝胶制剂体外治疗效果的处理方法示意图；（B）不同处理 24 小时后 4T1 细胞的存活率（n=3）；（C）不同处理 24 小时后钙黄绿素 - AM/PI 双染的 4T1 细胞（标尺：50 μm）；（D）不同处理 24 小时后钙黄绿素 - AM/PI 双染的 4T1 肿瘤球（标尺：200 μm）；（E）不同处理 24 小时后 4T1 细胞的 TUNEL 染色（标尺：50 μm）及（G）定量分析（n=3）；（F）采用 JC-1 探针评估不同处理 24 小时后 4T1 细胞的线粒体功能（标尺：100 μm）；（H）不同处理 24 小时后 4T1 细胞划痕愈合的照片。采用单因素方差分析及 Tukey 事后检验进行统计学分析，*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001，n.s. 表示无统计学差异。作者构建了 4T1 原位乳腺癌小鼠模型，瘤内单次注射 AV@PFgel，联合 660 nm 激光照射，监测肿瘤生长、小鼠体重与生存期；检测肿瘤组织凋亡、增殖、缺氧、铁死亡、免疫细胞浸润与细胞因子水平；构建转移模型，观察肺转移灶数量，评估系统免疫激活与免疫记忆形成，同时验证材料体内生物相容性与降解性。Figure 3、体外抗肿瘤作用机制。（A）不同处理 24 小时后 4T1 细胞的 HIF-1α 免疫荧光染色（标尺：20 μm）；（B）采用 [Ru (dpp)₃] Cl₂探针检测不同处理 24 小时后 4T1 细胞内氧含量（标尺：50 μm）；（C）采用 DCFH-DA 探针检测不同处理 24 小时后 4T1 细胞内活性氧（ROS）水平（标尺：20 μm）；（D）不同处理 24 小时后 4T1 细胞中 GPX4 的免疫荧光染色（标尺：20 μm）；（E）采用 BODIPY⁵⁸¹/⁵⁹¹-C11 荧光探针检测不同处理 24 小时后 4T1 细胞内脂质过氧化物（LPO）水平（标尺：20 μm）；（F）采用 FerroOrange 探针检测不同处理 24 小时后 4T1 细胞内 Fe²⁺含量（标尺：20 μm）；（G）采用 DIO 染色观察不同处理 24 小时后 4T1 细胞膜完整性（标尺：20 μm）；（H）不同处理 24 小时后 4T1 细胞内各生物标志物相对水平的热图分析（n=3）。Figure 4、体外免疫激活作用。（A）不同处理 24 小时后 4T1 细胞的 HMGB1 免疫荧光染色（标尺：20 μm）及（B）定量分析（n=3）；（C）不同处理 24 小时后 4T1 细胞的 CRT 免疫荧光染色（标尺：20 μm）及（D）流式细胞术对 CRT 阳性细胞的定量分析（n=3）；（E）不同处理 24 小时后 M2 型 RAW264.7 细胞中 CD86 与 CD206 的免疫荧光染色（标尺：20 μm）及（G）M1/M2 巨噬细胞比例的定量分析（n=3）；（F）不同处理 24 小时后 4T1 细胞的胞外 ATP 释放量（n=3）；（H）不同处理 24 小时后 4T1 细胞的 PD-L1 免疫荧光染色（标尺：20 μm）。采用单因素方差分析及 Tukey 事后检验进行统计学分析，**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001。Figure 5、体内瘤内滞留性能与抗肿瘤活性。（A）瘤内注射 Cy5 标记的水凝胶后，4T1 原位荷瘤小鼠的活体荧光成像及（B）肿瘤部位 Cy5 荧光强度随时间的定量分析（n=3）；（C）体内抗肿瘤效果评估的治疗方案示意图；（D）不同处理期间 4T1 原位荷瘤小鼠的平均肿瘤生长曲线及（E）个体肿瘤生长曲线（n=5）；（F）不同处理后 4T1 肿瘤组织切片的 TUNEL 染色（标尺：50 μm）、Ki-67 免疫组化（标尺：100 μm）与 H&E 染色（标尺：100 μm）；（G）不同处理后 4T1 肿瘤组织切片中 GPX4 的免疫荧光染色（标尺：20 μm）。采用单因素方差分析及 Tukey 事后检验进行统计学分析，**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001，n.s. 表示无统计学差异。Figure 6、体内抗肿瘤机制与局部免疫激活。（A）不同处理后 4T1 原位肿瘤组织中 HIF-1α 的免疫荧光染色（标尺：20 μm）；（B）不同处理后 4T1 原位肿瘤组织中 CRT 与 HMGB1 的免疫荧光染色（标尺：20 μm）；（C）不同处理后 4T1 原位肿瘤组织中 CD8⁺ T 细胞与 CD4⁺ T 细胞的免疫荧光染色（标尺：20 μm）；（D）不同处理后 4T1 原位肿瘤组织中肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的免疫荧光染色（标尺：20 μm）；（E）不同处理后 4T1 原位肿瘤组织中 CD8⁺ T 细胞与 CD4⁺ T 细胞的流式代表性图；（F）流式细胞术分析不同处理后 4T1 原位肿瘤组织中各类免疫细胞占比的热图（n=5）；（G）不同处理后 4T1 原位肿瘤组织中各类细胞因子水平的热图（n=5）；（H）不同处理后 4T1 原位肿瘤组织中 PD-L1 表达的免疫荧光染色（标尺：50 μm）；（I）不同处理后 4T1 原位肿瘤组织中 CD45⁺PD-L1⁺肿瘤细胞的流式代表性图。Figure 7、体内抗转移作用与全身免疫激活。（A）抗转移效果评估的治疗方案示意图；（B）不同处理后第 30 天肺转移结节数量的定量分析（n=5）；（C）不同处理组小鼠 60 天内的生存率（n=5）；（D）不同处理后小鼠肺组织的照片与组织学分析（上方标尺：5 mm，下方标尺：100 μm）；不同处理后小鼠脾脏中（E）CD3⁺CD8⁺ T 细胞、（F）CD4⁺Foxp3⁺调节性 T 细胞、（G）CD44⁺CD62L⁺中枢记忆 T 细胞的流式代表性图；（H）不同处理后小鼠血清中各类细胞因子水平的热图（n=5）；（I）不同处理后小鼠脾脏中各类免疫细胞占比的热图（n=5）。采用单因素方差分析及 Tukey 事后检验进行统计学分析，生存率采用 Kaplan-Meier 曲线与对数秩检验分析，*p<0.05，**p<0.01，****p<0.0001。本研究针对实体瘤缺氧导致光动力治疗失效、免疫抑制微环境难以逆转、三阴性乳腺癌易转移耐药等临床痛点，构建了一种集缺氧缓解、铁死亡、光动力治疗、免疫调控于一体的多功能免疫工程化水凝胶 AV@PFgel。该水凝胶以聚二甲双胍为骨架，经 Fe³+ 与席夫碱双交联而成，具备良好注射性、自修复性与肿瘤酸性微环境响应降解能力，可实现活性成分的瘤内长效控释。在激光照射下，紫磷纳米片高效产生活性氧执行光动力杀伤；Fe³+ 通过芬顿反应原位产氧缓解缺氧，同时触发铁死亡；阿克拉霉素抑制 HIF-1α，解除缺氧相关免疫抑制。多重机制协同触发肿瘤免疫原性细胞死亡，重塑肿瘤微环境，促进 CD8 + 细胞毒性 T 细胞浸润、肿瘤相关巨噬细胞向 M1 型极化，降低 PD-L1 与调节性 T 细胞水平。体内实验显示，单次瘤内注射联合激光照射可显著抑制原位三阴性乳腺癌生长，减少肺转移灶，延长小鼠生存期，并建立长期抗肿瘤免疫记忆。该水凝胶体系生物相容性好、降解安全，无需多次给药，操作简便，为缺氧实体瘤尤其是转移性三阴性乳腺癌提供了一种高效、可转化的一体化免疫治疗新策略，也为多功能纳米水凝胶在肿瘤协同治疗中的应用提供了新思路。
参考文献：
Cong Fu,Yuanyuan Cao,Yijun Mei,Qiaqia Xiao,Jingyi Hu,Zhencheng Gao,Xueyu Gao,Yi Hou,Fei Zhang,Guangda Zhu,Chao Zhang,Yue Yin,Hening Liu,Ruiyue Chen,Jinying Zhang,Xin Han,Yujun Song,Wei Wang,Lu Tang;
Immune-Engineered Hydrogels Combat Orthotopic and Metastatic Cancer via Hypoxia-Relieved Photodynamic Therapy and Ferroptotic Cell Death;
AdvancedFunctionalMaterials,2026;0:e29034;
https://doi.org/10.1002/adfm.202529034
信息来源：纳米医界探索
“汇聚南药”公众号所转载文章来源于其他公众号平台，主要目的在于分享行业相关知识，传递当前最新资讯。图片、文章版权均属于原作者所有，如有侵权，请在留言栏及时告知，我们会在24小时内删除相关信息。
本平台不对转载文章的观点负责，文章所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示暗示的保证。
五度妙笔
API商城
数据库
