Self-Disassembling and Oxygen-Generating Porphyrin-Lipoprotein Nanoparticle for Targeted Glioblastoma Resection and Enhanced Photodynamic Therapy  

自解组装产氧卟啉-脂蛋白纳米颗粒用于靶向胶质母细胞瘤切除及增强光动力治疗  

来源：Adv. Mater. 2024, 36, 2307454

《先进材料》  

 

摘要内容：  

摘要描述了一种新型自解组装产氧卟啉-脂蛋白纳米颗粒（PLCNP），用于解决胶质母细胞瘤（GBM）术后残留导致的复发问题。该纳米颗粒通过巨胞饮作用靶向GBM，实现荧光引导手术（FGS），并通过过氧化钙（CaO₂）核心缓解肿瘤缺氧，增强术后光动力治疗（PDT）效果。CaO₂核心减少卟啉-脂质的自淬灭，提高溶酶体逃逸效率，增强荧光强度；同时降低肿瘤缺氧，提升PDT疗效，逆转PDT后缺氧加重的肿瘤进展。  

 

研究目的：  

开发一种一体化纳米诊疗平台，实现：  

精准术中荧光成像引导GBM切除  

 

术后通过改善缺氧增强PDT消除残留肿瘤  

 

克服现有光敏剂靶向性差、缺氧微环境限制PDT疗效的问题  

 

研究思路：  

纳米颗粒设计：以CaO₂为核心，外层包裹掺入卟啉-脂质的重组高密度脂蛋白（rHDL），形成PLCNP（图1a）  

 

 

靶向机制：利用GBM起始细胞（GICs）高代谢特性及rHDL的BBB穿透能力，通过巨胞饮作用靶向肿瘤（图3）  

 

 

功能实现：  

 

荧光激活：酸性溶酶体中CaO₂分解引发纳米颗粒自解组装，释放卟啉-脂质并增强荧光（图2）  

 

 

氧供给：CaO₂分解产生H₂O₂并进一步转化为O₂，改善肿瘤缺氧（图4a）  

 

治疗验证：  

活体实时荧光引导手术（图3e, 图5a）  

 

 

术后低剂量PDT消除残留（图4f, 图5）  

测量数据及研究意义：  

纳米颗粒表征（图1）  

 

尺寸（20-50 nm）、电位（-14.2至-22.78 mV）、CaO₂载量（64.94%）  

 

意义：证明纳米颗粒稳定性及载氧能力，为靶向递送奠定基础  

荧光增强机制（图2）  

自淬灭效率降低（PLCNP vs PLNP：10%添加量下44.2% vs 71.5%）  

溶酶体逃逸加速（4小时共定位系数：PLCNP 0.14 vs PLNP 0.28）  

意义：解释"关-开"荧光转换机制，提升术中成像信噪比  

靶向效率（图3 如下）  

巨胞饮抑制剂EIPA使细胞摄取降低70%（图3a 如下）  

活体肿瘤荧光强度达游离卟啉的5.91倍（图3b-d）  

意义：证实rHDL介导的巨胞饮是靶向关键，确保肿瘤特异性蓄积  

氧生成与PDT增强（图4 如下）  

pH=5.5时8小时释氧率达75.53%（图4a 如下）  

GICs内ROS水平提升2.10倍（图4d 如下）  

PDT细胞杀伤率比PLNP组高52.63%（图4f）  

意义：验证CaO₂核心通过改善缺氧显著提升PDT疗效  

Unisense电极数据

测量肿瘤局部氧分压（pO₂）：PLCNP组显著高于PLNP组  

 

详细研究意义：  

直接量化缺氧改善：首次在活体GBM模型中实时检测纳米颗粒的局部氧分压变化，证实PLCNP能将肿瘤pO₂提升至有效PDT阈值以上。  

机制关联性：结合Amplex Red检测显示H₂O₂生成增加，明确CaO₂在酸性肿瘤微环境中的分解动力学与氧释放的因果关系。  

治疗相关性：氧分压升高与后续PDT疗效提升（图4f）及抑制肿瘤深层浸润直接关联，为"缺氧改善-PDT增效"提供原位证据。  

治疗效应（图5）  

手术健康组织误切率降至5.78%

PLCNP+手术+PDT组生存期延长至92天（对照组34天）（图5f）  

意义：证实一体化策略显著抑制复发并延长生存  

结论：  

PLCNP通过rHDL介导的巨胞饮作用实现GBM靶向蓄积，术中自解组装激活荧光，精准引导肿瘤切除。  

CaO₂核心双重功能：降低卟啉自淬灭增强荧光，酸性微环境释氧改善缺氧，使PDT剂量降低62.5%。  

克服PDT加剧缺氧的恶性循环，逆转缺氧诱导的肿瘤进展。  

一体化平台同步解决手术导航与术后残留消除难题，为GBM临床治疗提供新策略。