时空可控的生物正交前药激活用于精准化疗

Spatiotemporally Controlled Bioorthogonal Prodrug Activation for Precise Chemotherapy.

作者信息Xia Liu, Xiao Liang, Ziqi Fang, Fan Liu, Wenbin Zhong, Yiqun Wan, Hao Wan

PMID41537171

期刊Small Sci

发布时间2025-11-21

DOI10.1002/smsc.202500483

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实验完整度

高

包含体外细胞实验、体内动物实验及离体组织分析等多个证据层级，并进行了功能验证与机制验证。

主要模型

4T1小鼠乳腺癌细胞 BALB/c小鼠皮下4T1肿瘤模型 HEK293T细胞

重点核对

808 nm激光照射条件（0.8 W/cm²，2 min） TCO-DOX@ZIF-8和ICG@Tz-tk-PEG的给药剂量（分别为10 mg/kg和20 mg/kg）两种纳米平台的给药间隔（6小时）激光照射时间点（ICG@Tz-tk-PEG注射后18小时，TCO-DOX@ZIF-8注射后24小时）

摘要

摘要：通过整合生物正交逆电子需求Diels–Alder反应与刺激响应型纳米平台，开发了一种时空可控的前药激活策略。静脉注射后，两种纳米平台分别响应低pH和近红外光照射，释放前药并释放激活剂。这使得前药在肿瘤部位原位激活成为可能，从而实现精准化疗。

纳米平台的制备与表征

合成并表征TCO-DOX@ZIF-8和ICG@Tz-tk-PEG两种纳米平台，验证其结构、尺寸、稳定性及药物负载能力。

通过一锅共沉淀法制备TCO-DOX@ZIF-8，通过自组装制备ICG@Tz-tk-PEG；利用FTIR、XRD、TEM、DLS、zeta电位等手段进行表征。

体外刺激响应性评估

验证TCO-DOX@ZIF-8的pH响应释放和ICG@Tz-tk-PEG的NIR光响应裂解特性。

在不同pH条件下测定TCO-DOX释放曲线；通过808 nm激光照射ICG@Tz-tk-PEG，检测ROS产生、胶束解体及Tz释放。

体外前药激活验证

验证在pH和激光双刺激下TCO-DOX能否被原位激活为DOX。

将TCO-DOX@ZIF-8和ICG@Tz-tk-PEG在不同条件下混合孵育，通过HPLC检测产物。

细胞水平验证

评估纳米平台在细胞内的摄取、分布、ROS产生及前药激活诱导的细胞毒性。

利用荧光显微镜观察TCO-DOX@ZIF-8和ICG@Tz-tk-PEG的摄取及亚细胞定位；通过CCK-8、活/死染色评估细胞活力；通过HR-MS检测细胞内TCO-DOX向DOX的转化。

体内生物相容性及分布

评估纳米平台在正常小鼠中的生物安全性及在荷瘤小鼠中的肿瘤富集情况。

对正常小鼠静脉注射纳米平台，监测体重、血清生化指标及主要器官H&E染色；对4T1荷瘤小鼠进行NIR-II荧光成像观察肿瘤蓄积。

体内抗肿瘤疗效评估

验证SC-IEDDA策略在体内能否有效抑制肿瘤生长并降低全身毒性。

建立4T1荷瘤小鼠模型，随机分为7组，分别给予不同治疗，监测肿瘤体积、体重变化，并通过H&E、TUNEL、Ki-67染色评估肿瘤组织学变化，同时检测主要器官中的DOX浓度。

实验环节	名称	品牌	货号
纳米平台制备	2-甲基咪唑	--	--
多柔比星	--	--
吲哚菁绿	--	--
四嗪	--	--
细胞培养	DMEM培养基	--	--
RPMI 1640培养基	--	--
胎牛血清	--	--
青霉素/链霉素	--	--
细胞实验	Hoechst 33342	--	--
溶酶体示踪剂	--	--
细胞毒性检测	CCK-8试剂盒	--	--
活/死细胞染色	钙黄绿素-AM	--	--
碘化丙啶	--	--
体外释放实验	吐温80	--	--
荧光成像	IR-820染料	--	--
细胞实验	尼罗红	--	--
DCFH-DA	--	--
动物实验	BALB/c小鼠	--	--

实验环节

名称

品牌

货号

纳米平台制备

细胞培养

细胞实验

细胞毒性检测

活/死细胞染色

体外释放实验

荧光成像

细胞实验

动物实验

环节	核对要点
纳米平台制备	TCO-DOX@ZIF-8的合成条件（2-MIM 330 mg，TCO-DOX 10 mg，Zn(NO3)2·6H2O 150 mg，甲醇10 mL，水5 mL，室温反应10 min）；ICG@Tz-tk-PEG的制备条件（Tz-tk-PEG 2.5 mg，ICG 0.25 mg，DMF 100 μL，超声30 min）阅读提示：对应Experimental Section中的Preparation of TCO-DOX@ZIF-8和Preparation of ICG@Tz-tk-PEG
体外药物释放与激活	pH响应释放条件（pH 7.4/6.5/5.5，1% Tween 80，37°C）；NIR响应条件（808 nm，0.8 W/cm²，2 min）；前药激活实验条件（TCO-DOX@ZIF-8浓度100 μg/mL，ICG@Tz-tk-PEG浓度200 μg/mL，混合前各自孵育24 h，混合后孵育6 h）阅读提示：对应Experimental Section中的pH-Responsive Release of TCO-DOX、NIR Light-Sensitivity of ICG@Tz-tk-PEG和Evaluation of Prodrug Activation in Vials
细胞实验	4T1细胞培养条件（DMEM，10% FBS，1%青霉素/链霉素）；细胞处理顺序（TCO-DOX@ZIF-8孵育4 h，ICG@Tz-tk-PEG孵育4 h，激光照射后培养12 h）；TCO-DOX@ZIF-8与ICG@Tz-tk-PEG的质量比（1:2）阅读提示：对应Experimental Section中的Cell Culture、Cytotoxicity Assay和Live/Dead Cell Staining
体内实验	动物模型建立（雌性BALB/c小鼠，皮下接种5×10^5 4T1细胞）；给药剂量（TCO-DOX@ZIF-8 10 mg/kg，ICG@Tz-tk-PEG 20 mg/kg，游离DOX 2 mg/kg）；给药间隔（6 h）；激光照射时间点（ICG@Tz-tk-PEG注射后18 h，TCO-DOX@ZIF-8注射后24 h）；治疗频率（每3天一次，持续2周）阅读提示：对应Experimental Section中的Animal Experiments、In Vivo Antitumor Efficacy和图5a

环节

核对要点

纳米平台制备

TCO-DOX@ZIF-8的合成条件（2-MIM 330 mg，TCO-DOX 10 mg，Zn(NO3)2·6H2O 150 mg，甲醇10 mL，水5 mL，室温反应10 min）；ICG@Tz-tk-PEG的制备条件（Tz-tk-PEG 2.5 mg，ICG 0.25 mg，DMF 100 μL，超声30 min）

阅读提示：对应Experimental Section中的Preparation of TCO-DOX@ZIF-8和Preparation of ICG@Tz-tk-PEG

体外药物释放与激活

pH响应释放条件（pH 7.4/6.5/5.5，1% Tween 80，37°C）；NIR响应条件（808 nm，0.8 W/cm²，2 min）；前药激活实验条件（TCO-DOX@ZIF-8浓度100 μg/mL，ICG@Tz-tk-PEG浓度200 μg/mL，混合前各自孵育24 h，混合后孵育6 h）

阅读提示：对应Experimental Section中的pH-Responsive Release of TCO-DOX、NIR Light-Sensitivity of ICG@Tz-tk-PEG和Evaluation of Prodrug Activation in Vials

细胞实验

4T1细胞培养条件（DMEM，10% FBS，1%青霉素/链霉素）；细胞处理顺序（TCO-DOX@ZIF-8孵育4 h，ICG@Tz-tk-PEG孵育4 h，激光照射后培养12 h）；TCO-DOX@ZIF-8与ICG@Tz-tk-PEG的质量比（1:2）

阅读提示：对应Experimental Section中的Cell Culture、Cytotoxicity Assay和Live/Dead Cell Staining

体内实验

动物模型建立（雌性BALB/c小鼠，皮下接种5×10^5 4T1细胞）；给药剂量（TCO-DOX@ZIF-8 10 mg/kg，ICG@Tz-tk-PEG 20 mg/kg，游离DOX 2 mg/kg）；给药间隔（6 h）；激光照射时间点（ICG@Tz-tk-PEG注射后18 h，TCO-DOX@ZIF-8注射后24 h）；治疗频率（每3天一次，持续2周）

阅读提示：对应Experimental Section中的Animal Experiments、In Vivo Antitumor Efficacy和图5a

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