Synergistic Gas Therapy and Targeted Interventional Ablation With Size-Controllable Arsenic Sulfide (As2S3) Nanoparticles for Effective Elimination of Localized Cancer Pain

一、 【导读】  

这篇文章探讨了一种创新地利用尺寸可控的硫化砷（As₂S₃）纳米颗粒联合气体治疗和靶向介入消融的策略，来实现局部癌痛的有效消除。癌痛的处理是全球性医学难题，而文章中提出的联合治疗方法为局部癌痛的消除提供了新思路。研究团队通过不同分子量的透明质酸（HA）作为超分子骨架，与砷离子（As³⁺）共组装形成HA-As³⁺中间体，再与硫离子反应生成尺寸可控的HA-As₂S₃纳米颗粒（图1）。透明质酸的分子量可以控制颗粒的最终尺寸，这一过程简便且环保。生成的HA-As₂S₃纳米颗粒在酸性环境中释放砷离子和硫化氢（H₂S）气体。砷离子能够直接损伤肿瘤线粒体，产生大量活性氧（ROS），而H₂S气体则可抑制肿瘤细胞的过氧化氢酶和线粒体复合物IV活性，阻止ROS的分解并破坏线粒体呼吸链，增强砷纳米药物引起的线粒体损伤（图2）。这样一来，H₂S高效的促进了砷纳米药物诱导的肿瘤线粒体损伤，从而实现了有效的肿瘤局部消融，并在小鼠实验中成功解除了癌痛。

二、【成果掠影】

1.利用不同分子量的透明质酸（HA）作为超分子骨架，实现了对HA-As₂S₃纳米颗粒大小的精准控制。这种方法即简单又环保，同时也适用于制备其他尺寸可控的金属硫化物纳米颗粒。

2.证明了H₂S气体和砷离子在增强线粒体损伤和线粒体内ROS生成方面的协同作用。

3.有效消除了小鼠模型中的局部癌症疼痛且无明显毒副作用。

 三、【核心创新点】

文章的创新点主要体现在利用H₂S气体协同砷离子引起的线粒体损伤，实现了更高效的肿瘤杀伤作用及癌痛消除。与仅能暂时缓解症状的传统癌痛治疗方法不同，这种联合治疗策略不仅能够消除肿瘤，还能通过直接作用于线粒体实现持久的疼痛缓解。在体内实验中，在超声引导下直接将HA-As₂S₃纳米颗粒注射到肿瘤内部，使得药物在肿瘤局部区域长时间滞留并缓慢释放，确保了高浓度的局部药物水平，同时减少了全身毒性（图3）。进一步的实验结果表明，该纳米颗粒能够有效消除肿瘤疼痛，包括自发性疼痛、机械性痛觉过敏和冷敏反应（图4）。这种纳米药物具有良好的生物安全性，在治疗过程中未引起显著的体重变化或主要器官的组织损伤。

 四、【数据概览】

图1 HA-As₂S₃纳米颗粒合成示意图（A）及物理表征结果。B，C，D)10 kDa HA与砷离子在不同的HA/As³⁺比例下合成的HA-As₂S₃NPs的DLS和zeta电位分析以及透射电镜（TEM）成像。比例尺： 200 nm。当比例为1:50的时候为最佳合成比。 E) HA-As₂S₃NPs的紫外-可见光谱。F，G)高分子量HA（200kDa、500kDa、15MDa）在HA/As³⁺比例为1:50时形成的纳米粒的DLS分析和TEM图像。比例尺： 200 nm。

图2  HA-As₂S₃纳米颗粒抗肿瘤治疗机制图

图3 HA-As₂S₃纳米颗粒体内抗肿瘤治疗结果

图4 HA-As₂S₃纳米颗粒消除局部癌症疼痛

五、【成果启示】

这项研究通过开发基于H₂S的协同治疗平台，为局部肿瘤消融和癌痛消除提供了一种新的治疗方案，显示了良好的临床转化潜力。这种创新的纳米颗粒不仅能够有效消融肿瘤，还能够有效的解除癌痛，有望成为癌症疼痛管理的新方向。

原文详情：https://doi.org/10.1002/smll.202407197

本文由南方医科大学检验与生物技术学院分子免疫研究所张鹏飞课题组供稿