近日，深圳大学医学部生物医学工程学院黄鹏特聘教授团队在国际顶级学术期刊《ACS Nano》（影响因子18.027，中科院一区，TOP期刊）上发表了题为《Thermo-Responsive Ozone-Enriched Spray Gel for Post-Surgical Treatment of Hepatocellular Carcinoma》的研究论文。这篇论文的所有工作均在深圳大学完成，该团队张一帆助理教授和张晨晴硕士研究生为论文共同一作，黄鹏教授为独立通讯作者，深圳大学为唯一单位和唯一通讯单位，该团队所在的生物医学工程学科属于广东省优势重点学科。
肝细胞癌的手术切除复发率很高。臭氧在体外通过产生活性氧直接杀伤肿瘤细胞，但其高反应性和短半衰期严重限制了其在体内治疗肿瘤的积累和渗透。为此，该团队开发了一种富含臭氧的热敏喷雾凝胶以抑制肝细胞癌的复发。首先，合成由全氟三丁胺（PFTBA）核心和脂质单层组成的全氟碳纳米乳液（PFTBA@LIP），再将其封装在热敏的聚乳酸-聚乙二醇-聚乳酸（PLA-PEG-PLA）水凝胶中（PFTBA@LIP@Gel）。由于臭氧与PFTBA具有高亲和力，可以大量溶解在纳米乳液中（O3/PFTBA@LIP@Gel），并显著提高其稳定性。该团队不仅通过长时间影像追踪臭氧处理后的肝细胞癌Huh-7细胞来验证臭氧的杀伤效果，还利用转录组测序技术和Western蛋白印迹法从分子水平上研究了臭氧对细胞的杀伤作用机制。最后，通过构建表达荧光素酶的皮下肝细胞癌Huh-7肿瘤模型，在术后病灶上喷洒凝胶，用小动物生物发光成像长时追踪肿瘤的术后复发情况。
研究结果表明，纳米乳剂PFTBA@LIP中的臭氧在保存30天后仍有初始浓度的50%以上。通过高内涵显微镜观察细胞的迁移和增殖情况，证实了臭氧对HuH-7肿瘤细胞具有直接杀伤作用。转录组测序分析和Western印迹检测表明，臭氧除了能引起细胞的氧化凋亡，还可以通过诱导ACSL4基因的上调和GPX4基因的下调来促进铁死亡，肿瘤细胞严重的脂质过氧化进一步证实了铁死亡的发生。最后将O3/PFTBA@LIP@Gel凝胶喷洒在皮下肝肿瘤的术后病灶，在27天内几乎没有肿瘤复发，75%的小鼠存活了45天以上，而其他对照组的小鼠已经全部死亡。这项工作揭示了臭氧诱导肿瘤细胞发生铁死亡的能力，这种富含臭氧的喷雾凝胶在肝细胞癌术后治疗中的具有临床转化前景。
本研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市科技计划等项目的支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.2c09893
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