功能性多酚-精氨酸自组装纳米药物用于乳腺癌放射增敏

doi:10.7503/cjcu20240226

摘要/Abstract

摘要：

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一, 放射治疗可有效改善乳腺癌患者的预后. 为了提高乳腺癌的放射治疗效果, 本文基于表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、右旋精氨酸(D-Arg)与甲醛在水介质中的化学反应驱动自组装, 制备了复合纳米粒子(E-DA NPs), 并探究了其放射增敏效应. 该复合纳米粒子可有效提高EGCG药物递送的半衰期和生物利用度, 抑制肿瘤细胞的增殖, 增强射线对肿瘤细胞的杀伤效应; 同时, 肿瘤微环境中高浓度H₂O₂与D-Arg反应释放NO, 进而降低DNA损伤修复水平, 影响细胞增殖, 增强肿瘤细胞的放疗敏感性, 提高肿瘤的控制率和治愈率. 本研究通过构筑多酚-精氨酸自组装纳米药物, 为开发肿瘤微环境响应性的新型放射增敏药物提供了新的方向.

关键词: 乳腺癌, 多酚, 精氨酸, 一氧化氮, 放射增敏

Abstract:

Breast cancer is one of the most common malignant tumors in women， and radiotherapy effectively improves the prognosis of breast cancer patients. In order to enhance the efficacy of radiotherapy for breast cancer， this study prepared composite nanoparticles（E-DA NPs） based on the chemical reaction-driven self-assembly of epigallocatechin gallate（EGCG）， D-arginine（D-Arg）， and formaldehyde in an aqueous medium， and explored their radiosensitizing effects. These composite nanoparticles effectively increased the half-life and bioavailability of EGCG drug delivery， inhibited tumor cell proliferation， and enhanced the radiation-induced damage to tumor cells. Additionally， in the tumor microenvironment， the reaction of high concentrations of H₂O₂ with D-Arg released nitric oxide（NO）， which reduced DNA damage repair levels， affected cell proliferation， enhanced the radiosensitivity of tumor cells， and improved tumor control and cure rates. This work， through the construction of polyphenol-arginine self-assembling nanomedicines， provides a new direction for developing novel radiotherapy sensitizers responsive to the tumor microenvironment.

Key words: Breast cancer, Polyphenol, Arginine, Nitric oxide, Radiosensitization

中图分类号:

O625

TrendMD:

宁佳雨, 郝鹏飞, 王峰, 叶家全, 崇羽. 功能性多酚-精氨酸自组装纳米药物用于乳腺癌放射增敏. 高等学校化学学报, 2025, 46(1): 20240226.

NING Jiayu, HAO Pengfei, WANG Feng, YE Jiaquan, CHONG Yu. Functional Polyphenol-Arginine Self-assembled Nanodrug for Radiosensitization in Breast Cancer. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(1): 20240226.

图/表 8

Fig.1 Characterization of E⁃DA NPs（A） TEM image；（B） size distribution of E-DA NPs in TEM images；（C） AFM image（scale bar： 3 µm）；（D） hydrated size distribution；（E） zeta potential；（F） UV-Vis spectra；（G） elemental mappings（scale bar： 200 nm）.

Fig.2 Time⁃dependent(A) and concentration⁃dependent(B) changes of the 515 nm fluorescenceintensity of DAF⁃FM DA incubated with indicated samples

Fig.3 Radiosensitizing effect of E⁃DA NPs in vitro（A） Cell viability of 4T1 cells treated by E-DA NPs at different concentrations or/and under 4 Gy X-ray irradiation；（B） clonogenic assays of 4T1 cells upon indicated treatments for 10 d；（C） fluorescence images of 4T1 cells stained with 10 μmol/L of DAF-FM DA upon different treatments. Scale bar： 100 µm.

Fig.4 Hemolysis analysis of E⁃DA NPs suspension at different concentrations（A） Images of hemolytic tests；（B） hemolysis rates of different concentrations of E-DA NPs.

Fig.5 Fluorescent images of mice at different time points

Fig.6 Combination therapy of E⁃DA NPs with X⁃ray irradiation in vivo（A） Body mass of mice during the indicated treatments；（B） changes in tumor volumes after the indicated treatments；（C） tumor mass of tumors dissected from mice after 14 d post-treatments；（D） photograph of tumors dissected from mice after 14 d post-treatments.

Fig.7 Photomicrographs of tumor sections after different treatments（A） H&E staining；（B） Ki67 staining. Scale bar： 100 µm.

Fig.8 Biosafety of E⁃DA NPs after different treatments（A） H&E staining images of the organs（scale bar： 250 µm）；（B） blood routine analysis. a. Control； b. X-ray； c. E-DA NPs； d. E-DA NPs+X-ray.

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