光疗是一种新型的抗肿瘤方式,包括光热治疗(PTT)和光动力治疗(PDT),富集在肿瘤微环境(TME)的光热或光动力分子在外部光源的照射下被激活,产生局部高热或活性氧簇(ROS),因而起到杀伤肿瘤的作用。由于其无创性和荧光成像实时追踪药物的优势而受到越来越多的关注。但是,光疗会上调肿瘤细胞中热休克蛋白(HSP)的表达,造成光疗的耐受性。热休克蛋白是在乏氧应激(由PDT所致)或局部高热(由PTT所致)时逆转或抑制细胞蛋白变性的功能蛋白。其中,HSP-70被认为是启动肿瘤自卫防御机制的关键要素,而打破这种肿瘤的自我防御机制通常需要超过50℃的高温。然而,由于非选择性的热扩散,这种局部高热可能导致肿瘤组织附近的正常组织受损。因此,为了安全有效地进行光疗,热休克蛋白抑制剂应与光治疗剂组合在同一递药系统中;此外,单一治疗模式难以达到令人满意的效果,因此本研究尝试光疗与化疗相结合,起到协同增效抗肿瘤的目的。现有化疗药物的强毒副作用已成为临床治疗的瓶颈,因此开发一类绿色低毒的抗肿瘤药物已迫在眉睫。研究人员从天然产物中发现的槲皮素(Qu)不仅是绿色低毒抗肿瘤药物的代表,还是典型的用于抵消光疗副作用的热休克蛋白抑制剂。然而,其临床应用在很大程度上受到其较差的理化性质和药代动力学性质的限制,例如较低的水溶性和较低的生物利用度。科学家们在改善槲皮素的水溶性方面已作了一些努力,包括以二甲基亚砜(DMSO)为溶媒静脉给药以及对其进行化学结构修饰。但是,DMSO具有严重的副作用,通过化学修饰后生物利用度仅为原型药物的20%。各种载药系统也已被用于改善槲皮素的水溶性,例如环糊精复合物和脂质体等。然而,环糊精在用药过程中可能存在肾毒性风险;脂质体也存在稳定性差和载药量低等问题。因此,目前制备出安全、稳定、有效的能使槲皮素以满足静脉给药的纳米递送系统仍然迫在眉睫。越来越多的纳米载体已被用于将光敏剂和化学治疗剂共同递送至肿瘤区域,从而以按需方式进行协同治疗。但是,引入纳米载体可能会导致未知的副作用。此外,常规化疗药物在治疗过程中通常具有明显的毒副作用。在光敏治疗剂中,IR780碘化物(IR780)是美国食品药品监督管理局(FDA)批准的光敏剂吲哚菁绿(ICG)的结构类似物,该光敏剂具有显著的光热和光动能力。但是,IR780在水中的不良溶解性也极大地限制了其临床应用。基于槲皮素绿色低毒和HSP抑制的优点以及IR780优越的光疗能力,将槲皮素和IR780组合在同一纳米递送体系中,对于安全有效地进行光-化疗协同消除肿瘤具有广阔的应用前景。但是,迄今为止尚未见槲皮素和IR780联合用于光-化疗的报道。这可能主要由于槲皮素和IR780较差的水溶性的限制,使得它们难以在一个递药体系中实现令人满意的载药量和在水中较好的稳定性。生物素,也称为维生素B7或辅酶R,属于水溶性的B族维生素,化学结构简单,存在一个游离的羧基活性基团,因此可与疏水分子通过化学键合生成两亲分子,提高疏水分子的水溶性。而且在癌细胞表面高表达生物素受体,因此它经常作为一种优越的肿瘤靶向分子用于抗肿瘤的靶向治疗。在此,我们基于槲皮素和IR780设计了一种多功能的光-化疗智能纳米平台。我们利用生物素作为亲水性肿瘤细胞靶向单元来修饰IR780以形成两亲性IR780衍生物(B780),随后,槲皮素和两亲性B780在水溶液中凭借疏水相互作用和π-π堆积作用共组装成纳米组装体(B780/Qu NPs),成功解决了槲皮素和IR780的水溶性差的问题。同时,由于没有引入多余的载体材料,该组装体具有更高的生物安全性。我们设计的B780/Qu NPs显示出了优越的抗肿瘤功效,槲皮素在发挥化疗作用的同时,克服了 IR780光疗诱导HSP上调所造成的肿瘤耐受性,发挥了光-化疗协同治疗的作用。此外,B780分子中的氨基基团在肿瘤细胞的微酸环境中可以发生质子化,增加其水溶性,削弱了 B780与槲皮素之间的疏水相互作用,使得纳米组装体解组装,因而具备pH响应药物释放的性质。综上,由于槲皮素的绿色低毒同时兼具HSP抑制剂的作用,我们的B780/Qu NPs光-化疗纳米平台颇有应用前景。