關于石墨烯無創(chuàng)光熱療與化療的協(xié)同效應研究

利用水凝膠構建的體外自組織腫瘤多細胞球模型揭示基于石墨烯器件的新型無創(chuàng)光熱療與化療的協(xié)同作用

南京醫(yī)科大學：胡克，俞婷婷

烯旺科技：馮冠平，胡益民

《Macromolecular Bioscience》（大分子生物科學）2022 年 1 月

摘要：三維（3D）腫瘤細胞培養(yǎng)為癌癥治療評估提供了一個更接近實際癌癥的體外模型。然而，傳統(tǒng)的基于傳統(tǒng)抗細胞粘附策略構建的模型仍然不能充分模擬真實的腫瘤。在本文中我們提出了一種基于力學性能可調控的水凝膠的新方法來誘導多細胞球的形成。在水凝膠上培養(yǎng)的結腸腫瘤細胞 DLD1 在適當的物理刺激下通過自組織形成了多細胞球。我們利用這種方法構建的多細胞球對基于臨床一線藥物的化療和特殊遠紅外光熱療法的協(xié)同效應進行了評估，結果顯示該熱化聯合治療策略在腫瘤治療方面具有良好的應用潛力。

結果與討論：基于石墨烯裝置的光熱療法對化療的協(xié)同增強作用由于熱療有時與其他類型的癌癥治療如放療或化療一起進行，我們隨后測試了基于石墨烯和導電炭黑器件的光熱療法和基于臨床藥物的化療相結合對惡性表型的抑制效果。為此，我們用 38μM 的伊立替康或 50μM 的奧沙利鉑結合炭黑或石墨烯器件產生的 15 分鐘輻射來處理 DLD1 MCSs。正如預期的那樣，石墨烯器件產生的熱輻射的組合明顯增加了 MCS 的凋亡，并削弱了 3D 培養(yǎng)的 DLD 細胞的遷移和侵襲能力。此外，我們觀察到 CD44 的明顯減少和 ALDH 陽性細胞比例的降低，這表明化療與光熱療法對 CSCs 的協(xié)同增強作用。

結論：總之，我們提出了一種通過水凝膠平臺誘導多細胞球形成的新方法。我們發(fā)現在一定的材料特性下，結腸腫瘤細胞 DLD1 可以粘附在基質上并通過自組織形成多細胞球（MCSs）。結果表明，與缺失粘附力的平板上形成的多細胞球相比，水凝膠基質上形成的多細胞球在細胞與微環(huán)境的相互作用、化療抗性和腫瘤干細胞的富集方面與體內微腫瘤的相似性更高?；谑┭b置的化療和非侵入性光熱療法的協(xié)同作用也在開發(fā)的 MCSs 模型中得到了驗證。我們相信，這種多細胞球生成策略有可能成為精準醫(yī)療的新體外評估平臺。