納米粒子的力學(xué)性能在調(diào)節(jié)納米生物相互作用以及影響血液循環(huán)、腫瘤富集/滲透和腫瘤細(xì)胞內(nèi)化等生物過(guò)程方面具有至關(guān)重要的作用，其會(huì)顯著影響藥物遞送和治療效果。然而，納米顆粒的彈性是否/如何改變巨噬細(xì)胞的生物學(xué)功能目前仍不明確。有鑒于此，同濟(jì)大學(xué)李永勇研究員、李艷研究員和徐金富教授探究了彈性二氧化硅納米顆粒(SNs)和巨噬細(xì)胞之間的相互作用所產(chǎn)生的納米-力學(xué)生物效應(yīng)。
本文要點(diǎn)：
（1）實(shí)驗(yàn)合成了彈性楊氏模量為81 ~ 837 MPa的SNs，并證明了軟SNs可以將M2型[腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)]再極化為M1型。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)吞作用、膜張力、曲率蛋白Baiap2以及細(xì)胞骨架都會(huì)受到SNs彈性的影響。此外，彈性SNs也能夠激活細(xì)胞膜上的機(jī)械敏感性蛋白Piezo1，進(jìn)而導(dǎo)致鈣離子內(nèi)流，激活NF-kB通路，啟動(dòng)炎癥反應(yīng)。
（2）體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，最軟的SNs（81 MPa）能夠?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)的腫瘤滲透和聚集，并使腫瘤乏氧區(qū)域中的TAMs發(fā)生重新極化，以顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。綜上所述，該研究建立了一種響應(yīng)納米顆粒彈性的細(xì)胞反饋機(jī)制，證明了納米顆粒的彈性能夠誘導(dǎo)質(zhì)膜變形和激活機(jī)械敏感性信號(hào)，從而為重編程TAMs以增強(qiáng)腫瘤免疫治療提供了一種新的“納米-力學(xué)免疫工程”策略。
Zichen Yang. et al. Nano-mechanical Immunoengineering: Nanoparticle Elasticity Reprograms Tumor-Associated Macrophages via Piezo1. ACS Nano. 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c04614
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c04614
