背景介紹:缺氧從異常腫瘤血管，過(guò)度腫瘤細胞增殖和異常淋巴系統產(chǎn)生是在幾乎所有實(shí)體瘤中常見(jiàn)的惡性現象。根據之前的研究，腫瘤缺氧已被證明是腫瘤治療失敗的重要原因之一。特別是對于放射療法，氧氣是殺死腫瘤的活性氧的產(chǎn)生所必需的元素。因此，低氧腫瘤微環(huán)境通常是放療抵抗的重要原因。腫瘤通常是低氧的，這限制了當前腫瘤療法的功效，尤其是放射療法，在該療法中氧氣對于促進(jìn)輻射誘導的細胞損傷至關(guān)重要。全氟化碳，一組的化學(xué)惰性的優(yōu)異的生物相容性合成的分子，已被廣泛研究或在臨床用于各種目的，包括人造血液替代，器官保存，超聲成像和氟磁性成像中使用。

本論文研究人員通過(guò)利用全氟化碳（PFC）促進(jìn)紅細胞滲透的能力，開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單而有效的兩階段氧氣輸送策略，以使用PFC納米顆粒調節缺氧腫瘤的微環(huán)境。

Unisense微電極系統的應用

將4 mL制備好的PFTBA HSA納米顆?；蛎浇槲铮?2 mg/mL HSA）存儲在無(wú)菌氧氣室中（O 2流量=5 L/min），進(jìn)行PFC氧合1分鐘。使用Unisense氧氣微電極測量溶液中的氧氣濃度。

實(shí)驗結果

發(fā)現PFTBA全氟化碳納米粒子可以通過(guò)物理溶解的氧增加RBC的滲透和O 2遞送。建立了一個(gè)兩階段的O 2的PFTBA作為氧氣載體，PFC被封裝到白蛋白中，并且在沒(méi)有高氧呼吸的情況下靜脈注射到荷瘤小鼠中。在腫瘤中積累后，PFC納米顆粒迅速釋放了物理溶解在PFC中的氧氣，這是氧氣輸送的第一階段。然后，PFC隨后促進(jìn)了紅細胞浸潤，進(jìn)一步釋放了O 2作為氧輸送的第二階段。與應用兩階段氧氣輸送系統后的賦形劑相比，對乳腺癌放射治療（SUM149PT）的腫瘤生長(cháng)率從40％降低至14％。對于低氧結腸癌（CT26），腫瘤的生長(cháng)率也從30％降低到15％。此研究工作提供了一種簡(jiǎn)單但有效的方法來(lái)逆轉腫瘤缺氧，從而逆轉腫瘤對放射療法的抵抗力。PFTBA HSA顯示出未來(lái)臨床過(guò)渡的巨大希望，因為包括PFTBA和白蛋白在內的所有藥物均可在臨床上獲得，并且已被證實(shí)無(wú)毒。

圖1、兩階段氧氣輸送系統的示意圖。靜脈注射后，PFTBA HSA的納米顆粒在腫瘤部位積累由于EPR效應和釋放物理結合直徑（1ST階段氧供應）。同時(shí)PFTBA可以有效抑制腫瘤血管中的血小板活化，破壞維持良好的腫瘤血管屏障，從而導致RBC（紅細胞）的浸潤增加以及RBC在腫瘤中的氧輸送（第二階段氧供應）。

圖2、PFTBA HSA的合成及特征。（A）展開(kāi)自組裝方法的示意圖。首先通過(guò)切斷二硫鍵暴露白蛋白的疏水區域，然后與全氟化碳自組裝以形成PFTBA HSA納米顆粒。（B）通過(guò)動(dòng)態(tài)光散射檢測的PFTBA HSA直徑。（C）PFTBA HSA的TEM圖像。（D）PFTBA HSA與以下不同溶液混合的穩定性：H 2 O，PBS和血漿。（E）在1個(gè)大氣壓下O 2吸附的PFTBA HSA的氧釋放曲線(xiàn)。

圖3、PFTBA HSA對血小板功能和紅細胞浸潤的影響。（A）在媒介物或PFTBA HSA存在下被凝血酶激活的血小板聚集的代表性圖像。白色箭頭表示血小板聚集的位置；比例尺=50μm。（B）凝血酶誘導的血小板凝集。將數據計算為活化前后的吸光度比（n＝6）。（C）ATP從凝血酶激活的血小板中釋放（n=6）。（D）凝塊縮回的代表性照片。（E）定量血清重量（n＝8）。（F）凝結重量的定量（n=8）。（G）PFTBA HSA處理的腫瘤切片在不同時(shí)間的H＆E染色。白色箭頭表示RBC；比例尺=25μm。（H）賦形劑或PFTBA HSA給藥后血紅蛋白的定量（n=6）

圖4、使用氧微電極探針定量檢測CT26腫瘤內氧濃度(n=7)，數據以均數±標準差表示。

圖5、應用氧氣微電極在1個(gè)大氣壓下PFC HSAs的氧結合能力，數據顯示取平均值±標準差。

結論與展望

氧氣是殺死腫瘤活性氧的產(chǎn)生所必需的元素。因此低氧腫瘤微環(huán)境通常是放療抵抗的重要原因。盡管有不同的策略已經(jīng)提出了相反的腫瘤缺氧和獲得更好的結果放療，但仍沒(méi)有良好的氧供體又是可供臨床使用，以減輕腫瘤缺氧。全氟化碳是一組的化學(xué)惰性的優(yōu)異的生物相容性合成的分子，它們的高氧溶解度，全氟化碳已被廣泛探索作為氧供應商加大放射治療或光動(dòng)力學(xué)療法的治療結果。研究人員以全氟三丁胺（PFTBA）具有所有全氟化碳化合物中最強的血小板抑制作用。利用PFTBA的血小板抑制作用，以白蛋白為載體，建立了一個(gè)兩階段的O 2遞送系統PFTBA HSA。其中PFTBA HSA納米顆?；蛎浇槲镌谌芤褐嗅尫叛鯘舛鹊男阅苁峭ㄟ^(guò)unisense氧氣微電極測試完成的，unisense氧氣微電極能夠快速的測試出溶液中氧濃度的微小變化，從而能夠全面了解全氟化碳PFTBA納米顆粒調節氧的性能。該研究工作提出了一種簡(jiǎn)單而有效的方法來(lái)逆轉腫瘤缺氧對放療的抵抗力，提出了關(guān)于兩階段供氧可快速緩解缺氧性腫瘤的微環(huán)境，有效提高放療療效。臨床上已證明了研究中使用的所有物質(zhì)的安全性，確?？梢詫⒃摵?jiǎn)單策略快速，輕松地轉化為臨床應用來(lái)解決與腫瘤缺氧相關(guān)的臨床問(wèn)題。