与传统的肿瘤化疗相比，纳米药物递送系统显著降低了全身毒性，并提供了一种更有效的方法来改变体内药物分布，从而最大限度地减少副作用，但存在治疗效果不佳的问题。实体瘤，特别是乳腺癌等结缔组织大量增殖的肿瘤，其特点是致密、坚硬的纤维化环境。这种环境富含细胞外大分子，包括胶原、层粘连蛋白和纤维连接蛋白，在肿瘤细胞周围形成了一个强大的屏障。这个屏障不仅阻碍了纳米材料进入肿瘤，还限制了细胞毒性T淋巴细胞的渗透，形成了一个免疫抑制环境，促进肿瘤生长和转移。以往的纳米医学研究集中在工程化蛋白酶修饰的纳米材料上，旨在破坏肿瘤组织致密细胞外基质（ECM），降解ECM。然而，酶特异性和单个酶对ECM降解能力有限，且高分子量蛋白质存在巨大的空间位阻，难以有效地与纳米材料整合在一起。因此，迫切需要开发多功能纳米递送系统，降解ECM的同时对肿瘤细胞产生强大的细胞毒性效应，实现更安全、有效的肿瘤治疗。
BVP增强肿瘤压电-热-免疫协同疗法示意图（摘自Small ）
声动力疗法（SDT）是一种通过与声敏剂一起将载体或能量转移到底物上，从而产生活性氧（ROS）来根除肿瘤细胞的方法。作为一种机械波，超声（US）具有长距离传播的独特优势，可以穿透更深的组织。最近的研究越来越关注压电半导体作为SDT声敏剂的应用。通过与金属结合，压电效应可以调节金属-压电半导体界面处的载流子分离，金属充当电子汇进一步抑制载流子复合，从而提高压电催化性能。
另一方面，热疗通过在肿瘤内诱导局部高温，对肿瘤细胞造成热损伤，同时还促进血液流动并增强肿瘤内的氧气（O2）可用性。然而，由于肿瘤组织固有的乏氧特性和热量分布不均，单一治疗模式往往无法根除肿瘤，残留的肿瘤细胞可能导致复发和转移。金属的掺入可进一步增强对近红外（NIR）光的吸收，从而提高纳米药物的光热转换效率。因此，协同治疗可显著提高抗肿瘤效果。
BVP的制备和表征（摘自Small）
除设计高效的纳米药物外，调节肿瘤微环境（TME）提供了一种更有效的策略来改善治疗结果。TME内的酸性、缺氧、高谷胱甘肽（GSH）和过氧化氢（H2O2）条件阻碍了肿瘤治疗效果。增强ROS产生和减少ROS清除对于放大细胞内氧化应激至关重要，从而实现更有效的SDT。作为一种绿色金属，铋（Bi）具有独特的优势。Bi不仅毒性低，而且成本效益高、制备可控，具有独特的电子结构。铋离子（Bi3+）可以与GSH等还原剂配位，从而耗尽GSH并有效促进的ROS释放。ROS是高度氧化分子，过量存在时可直接降解肿瘤ECM网络中的所有结构蛋白。此外，高温会导致不可逆的蛋白质变性。当肿瘤细胞暴露于大量ROS或热量时，会发生免疫原性细胞死亡（ICD），将垂死的细胞从非免疫原性转变为免疫原性状态。这个过程涉及损伤相关分子模式（DAMPs）的释放，促进树突状细胞（DCs）的成熟，将抗原呈递给T淋巴细胞，并激活宿主抗肿瘤免疫，从而逆转TME的免疫抑制状态。
在该研究合成了一种由铂（Pt）纳米点支撑的铋钒酸盐（BiVO4）纳米棒，随后组成生物相容性氧缺陷纳米异质结BiVO4-Pt（BVP）。BVP结合了光热特性，旨在破坏肿瘤ECM蛋白并在肿瘤细胞中诱导ICD，从而增强对肿瘤的光声免疫协同治疗效果。Pt的加入增强了BVP在超声下的光热效应，并提高了电荷分离效率，促进了热量、ROS和O2的产生。BVP有效将水（H2O）氧化为羟基自由基（•OH）和O2，O2被还原为超氧阴离子（•O2−），随后产生高度有毒的单线态氧（1O2）。此外，铂还将TME中的H2O2催化为O2，不仅缓解了肿瘤缺氧，逆转免疫抑制性TME，还为声催化过程提供了大量底物。降解的Bi3+与GSH之间的配位放大了细胞内氧化应激。产生的热量和ROS不仅使ECM胶原变性，提高BVP对肿瘤的渗透性，还在肿瘤细胞中诱导ICD，有效激活免疫细胞并抑制肿瘤生长和转移。
参考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202408038
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