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具光熱免疫療法之巨噬細胞外泌體裝飾金/銀殼核三角奈米板結合檢查點阻斷劑應用於抑制轉移性腫瘤

為了解決Mo PTT car的問題，作者謝任濠 這樣論述：

根據世界衛生組織的數據，到2020年癌症相關死亡人數將增加到約1.5億。在90％的人類癌症相關死亡中，惡性轉移是主要原因。目前臨床上的主流療法，例如手術切除術，化學療法和放射療法，對於已經擴散和轉移的晚期癌症功效很有限，且對正常組織與細胞會造成附帶傷害，嚴重影響患者生活品質。許多研究顯示系統性激活免疫反應，在治療晚期或轉移性腫瘤方面有顯著效果。所以在本研究中我們將結合光熱消融(Photothermia ablation) 和免疫 (Immunotherapy) 的特性，合成出「高均一具尺寸優勢的三角Ag @ Au核/殼納米板」平台，並在外層裝飾巨噬細胞外泌體(Macrophage exoso

mes) ，以提高細胞的相容性和攝取量，並降低脫靶造成的毒性，及修飾「標靶性蛋白藥物爾必得舒 (Erbitux®)」，達到專一性標靶的目的。利用近紅外（NIR）照射以觸發由Ag @ Au納米板誘導的局部熱療，影響外泌體膜的滲透性，從而將包覆的治療性Ag @ Au納米板到標靶腫瘤區釋放，達到腫瘤穿透及治療效果。此外，等離子體貴金屬納米晶體的特徵，可以局部光熱療法（PTT）選擇性地消除腫瘤細胞，以產生腫瘤特異性抗原促進免疫。且治療性Ag @ Au納米板釋放的銀離子也可誘發免疫並協同免疫檢查點阻斷 (αPD-1)，建構了用於惡性和轉移性腫瘤的強效且可行的治療策略。論文第一部分為巨噬細胞外泌體裝飾金/

銀殼核三角納米板的合成與特性研究。以Ag納米片為犧牲模板的典型合成中，經由聚乙烯吡咯烷酮（PVP ) 作為用於調節晶體生長尺寸的封端劑、四氯合金酸(HAuCl4)作為Au源，可得到多孔Au-Ag合金納米板。但Au元素的比例僅為25.39％，使其結構穩定度不高並有過量的細胞毒性。因此，我們採用亞硫酸鹽絡合物( Na2Au（SO3）2 )作為Au源可以快速增加Au / Ag比，從而產生具化學穩定性的三角形Ag @ Au核/殼納米板，其周圍的金元素比率提升為56.67％。使用超聲處理外泌體，並且修飾爾必得舒最終合成Ag @ Au @ Exo-Er約為90-120 nm，可以減少其在血液的流動中被單核

吞噬細胞系統清除的機會，同時增加腫瘤累積和癌症治療的效率。利用奈米粒子追蹤分析儀(Nanoparticle Tracking Analysis, NTA)分析外泌體的性質，得到平均大小約為88.5nm，透過不同時間點使用電子顯微鏡(TEM & EDS)、動態光散射(DLS)分析，觀察到外泌體逐漸凝結並裝飾Ag @ Au納米板的過程，且得知表面zeta電位為-18.3 mV，同時也確定金/銀三角納米板Ag的核心與分布周圍的Au元素輪廓。且使用凝膠電泳(SDS-PAGE)和西方墨點法專一性地檢測到Ag@Au@Exo上的外泌體蛋白質標記(CD63)。第二部分以CT-26 (小鼠結腸癌成纖維細胞) 做

為動物腫瘤模型。使用暗視野顯微鏡發現在不到2個小時Ag @ Au @ Exo-Er就有很明顯的細胞攝取，而12小時細胞累積的效果更大於Ag @ Au @ Exo組別。相較於單獨近紅外光生熱及單獨裝飾外泌體的組別，結合標靶性及光熱協同治療對於癌細胞的毒殺能力最佳。在流式細胞儀檢測CT-26腫瘤中T細胞浸潤比例，結果顯示給予光熱並結合αPD-1的組別可促使最佳免疫效果，數據分析cytotoxic T lymphocytes (CTLs) 達到6.52%，修飾標靶後更能提升至7.69%，而在單純Ag @ Au /αPD-1中，CTLs的百分比也增加到5.30％，顯然Ag @ Au釋放的銀離子可以誘導

免疫應答，並進一步與αPD-1協同治療癌症，同時我們也發現在淋巴結中CTLs達到23.26%的顯著提升；在老鼠皮下腫瘤模式中，有修飾Erbitux的Ag @ Au@Exo納米板，尾靜脈注射後1天至3天腫瘤累積率可高達58-65%，接著施加NIR誘導外泌體包覆的治療性Ag @ Au納米板釋放與穿透至腫瘤深部，同時光熱轉換溫度達攝氏 53 度以上。腫瘤切片免疫螢光成像上，協同αPD-1免疫檢查點阻斷的激光治療組在CTLs細胞的浸潤顯著強於其他組別，而在Ag @ Au /αPD-1組別，還存在許多CTLs，表明腫瘤組織中仍存在抗腫瘤免疫，與流式細胞儀檢測結果相應。平均腫瘤生長方面有效的抑制，且在28

天後皮下腫瘤已明顯消融。在治療組誘發記憶性免疫的成效，觀察到幾乎沒有肺轉移性腫瘤的產生，且沒有造成小鼠器官的傷害。故此光熱免疫協同αPD-1的標靶載體是一個有潛力的治療平台。

石墨烯奈米複合材料之穿透藥物傳遞應用於深度腦部腫瘤治療

為了解決Mo PTT car的問題，作者蘇昱璘 這樣論述：

近期奈米醫藥增加了藥物在癌症腫瘤治療方面的進展，然而腫瘤仍存在異質性結構，使得有效提升藥物累積和穿透遞送成為了兩大新難題。雖然透過被動增強的滲透性和保留之效應（EPR effect）可以改善奈米醫藥在腫瘤的累積，但是通過該機制之藥物僅有一小部分給藥劑量提升，並不足以達到顯著效果。另外，腫瘤的組織屏障阻礙了奈米醫藥在腫瘤深度的滲透，導致奈米醫藥釋放藥物於腫瘤的血管周圍細胞中，而降低治療的功效。為了解決這個問題，我們首先發展氧化石墨烯上，修飾海綿狀碳材料，並加入脂質雙層為石墨烯奈米海綿，兼作光熱藥物和高載藥之石墨烯奈米複合材，用近紅外光照射時，光熱可釋放出載負的藥物多西紫杉醇和氣化的全氟己烷。此

外，我們也用腫瘤靶向蛋白修飾於石墨烯奈米海綿，並通過胞吞作用來提升穿透腫瘤。相對於270 nm的石墨烯奈米海綿，40 nm的石墨烯奈米海綿於腫瘤累積增加了200倍。此外，除了遞送到腫瘤中的藥物釋放到腫瘤之外，經過單一次10分鐘近紅外光照射後，所產生的化學和光熱治療協同，16天內可成功地破壞並抑制異種移植腫瘤，且沒有其他毒性傷害。此外，在治療後60天內也未觀察到腫瘤復發狀況。而在第二部分中，我們進一步用石墨烯量子點，其具有超小尺寸（2-5 nm），穿膜能力，和獨特的物理化學性質，來做為腫瘤滲透治療載體。我們將石墨烯量子點包裹在pH敏感高分子微包中，此石墨烯量子點奈米複合材料，可以透過酸應答來增強

腫瘤累積，並接著通過外部近紅外光照射，刺激藥物釋放並滲透到腫瘤深處，同時克服低腫瘤累積和腫瘤滲透的限制。通過pH敏感性，將可讓此複合材粒徑從150 nm聚集到450 nm，來增加粒子在腫瘤滯留的機會，進一步再照射近紅外光後，會使奈米複合材料分解成5 nm的抗癌藥物多柔比星載負石墨烯量子點，促進穿透到深部腫瘤組織。這種奈米複合材料也成功地抑制了異種移植腫瘤。最後，我們針對原位腦瘤治療，設計一種分層靶向石墨烯複合材，運輸含有兩種抗癌藥物的雙腫瘤穿透粒子（硼摻雜石墨烯量子點載負多柔比星，和pH應答樹枝狀高分子載負帕博西尼）。另外由於針對腦部腫瘤治療，血腦屏障是一個相當大的阻礙，因此我們進一步修飾狂犬

病病毒糖蛋白（RVG）包膜之奈米複合體。通過RVG可繞過血腦屏障之特性，並一樣透過酸性應答之分層靶向，來增加腫瘤中藥物的累積。由高週波磁場效應驅動，能夠使石墨烯量子點上產生感應電流，並排斥而將複合體分解成2-5 nm大小的雙重腫瘤穿透材，硼摻雜石墨烯量子點和pH應答樹枝狀高分子，並且同時攜帶雙抗癌藥物向深部腫瘤的穿透遞送達到協同治療效果。通過繞過血腦屏障，酸性提升累積，以及雙穿透材遞送藥物至原位腦腫瘤，我們最終實現以非接觸式磁場誘發藥物滲透和化學療法的協同作用，成功延長了帶有原位腦瘤之老鼠的存活時間。