在癌症治疗这条不断求索的道路上，如何精准、高效地将药物送达病灶，一直是科研人员攻克的重点难题。尤其在膀胱癌治疗领域，传统治疗方式存在药物保留时间短、副作用大等瓶颈，令患者身心俱疲。但最近，一项刊登在Advanced Materials上的研究为这个难题带来了令人振奋的转机：美国科罗拉多大学博尔德分校与安舒茨医学中心的研究团队，巧妙借鉴壁虎脚的黏附机制，开发出一种新型“软树枝状颗粒”（Soft Dendritic Particles, SDPs）药物递送平台，有望彻底刷新膀胱癌的治疗方式。

DOI：10.1002/adma.202505231

从壁虎脚掌获得灵感：

解决药物“留不住”的老难题

膀胱癌作为全球高发癌症之一，其治疗离不开膀胱内给药的局部灌注手段。然而，由于膀胱的排空特性，传统药物往往在体内“停不住脚”，治疗效果大打折扣，同时可能引发不必要的系统性副作用。因此，研究者迫切需要找到一种能“牢牢抓住”膀胱内壁、延长药物释放时间的新方式。

这时，大自然中的“攀爬高手”壁虎为科学家们提供了灵感。壁虎脚掌下密密麻麻的微纳米结构，能让它在光滑玻璃或墙壁上“自由行走”，靠的正是纳米尺度的范德华力。这种非化学的、物理黏附机制被研究团队“搬运”进了他们的新药物递送平台——SDPs。该颗粒由生物可降解材料PLGA（聚乳酸-羟基乙酸共聚物）制成，并在表面包裹一层壳聚糖，既提升了黏附性，又确保了生物相容性和可降解性。

在这项研究中，研究团队采用了一种名为“流体流动模板法”的工艺来制备SDPs。他们将PLGA溶液注入剪切力作用下的抗溶剂介质中，使其沉淀形成表面覆盖纳米纤维冠的软颗粒。这些纳米纤维结构正是模拟了壁虎脚掌的微观构造，能通过范德华力牢牢吸附在各种表面上，包括癌细胞的细胞膜，从而为药物在体内的“驻留作战”提供了强有力的物理基础。

为了进一步增强颗粒与生物组织之间的亲和力，研究者还在SDPs的表面涂覆了一层壳聚糖。这是一种来源于甲壳类动物的天然阳离子多糖，具有良好的生物相容性和可降解性，是当前药物递送系统中广泛应用的功能化材料。壳聚糖的加入不仅增强了SDPs对膀胱上皮的黏附能力，也为后续的药物释放过程提供了更可控的环境。

壳聚糖包覆的PLGA软树枝状颗粒（SDPs）的制备过程以及它们在癌症治疗中的应用

在对SDPs进行结构表征的过程中，研究团队发现，通过调节制备过程中流体的雷诺数（Reynolds number），可以精准控制颗粒的最终形态。随着雷诺数的升高，颗粒外观从球形逐渐演变为纤维状，最终呈现出类似“树枝”的复杂分支结构。实验结果表明，当雷诺数达到约100000时，所得SDPs的纳米分支最为丰富，比表面积大幅增加，从而显著提升了颗粒与细胞、组织之间的接触面积和黏附强度。

SDPs与细胞和软组织的粘附性能，以及它们在体内的分布和保留情况

在药物负载实验中，团队选用了三种在临床膀胱癌治疗中常见的化疗药物：吉西他滨（gemcitabine）、多西他赛（docetaxel）和甲氨蝶呤（methotrexate）。这些药物的分子特性差异较大，溶解性也各不相同。研究人员通过调整溶剂比例与包载方法，成功将它们分别加载进SDPs之中。为了进一步验证药物释放性能，他们采用紫外-可见光谱法（UV–vis spectroscopy）对SDPs中的药物释放动力学进行了动态监测，确保在实际治疗环境中实现缓慢、稳定、可控的药物释放效果。

在体外与体内，

SDPs都表现出不俗实力

实验结果表明，SDPs在体外对小鼠和人类癌细胞的黏附能力可持续数天，显著优于传统药物递送系统。在药物释放方面，SDPs能够有效包载并释放上述三种化疗药物，且释放速率与药物的分子量和溶解性密切相关。例如，甲氨蝶呤（一种水不溶性药物）的释放速率最快，而多西他赛（分子量较大）的释放速率最慢。这种差异表明，SDPs的药物释放机制主要依赖于药物分子从PLGA基质中的扩散，而非聚合物的降解。

三种化疗药物在SDPs中的包封、释放动力学以及对人类癌细胞活力的影响

在细胞实验中，SDPs对T24和HTB-9两种人类膀胱癌细胞系的毒性表现出明显的剂量依赖性。随着SDPs浓度的增加，细胞存活率显著下降，这表明SDPs能够有效地将化疗药物递送到癌细胞中，并发挥杀伤作用。

更进一步地，研究者们在小鼠膀胱癌模型中进一步测试了SDPs的实际疗效。他们将负载吉西他滨的SDPs（GEM-SDPs）直接灌注进小鼠膀胱中。治疗结果显示，GEM-SDPs不仅抑制了肿瘤生长，还显著增加了肿瘤部位的CD45+免疫细胞浸润，暗示这种递送平台可能还具备调动机体免疫系统、增强抗癌反应的潜力。

与此同时，安全性评估结果也令人安心。尽管部分小鼠在治疗过程中出现ALT略升高和血小板计数下降，但整体未观察到严重的系统性毒性反应，显示SDPs在保证疗效的同时，具备良好的生物安全性。

药物负载的SDPs在体内的抗肿瘤效果和毒性

从“贴地飞行”走向临床应用的

“高空起跳”

这项受壁虎启发的SDPs药物递送平台，堪称一次将“自然智慧”与“工程创新”完美融合的案例。它不仅有效延长药物在膀胱中的停留时间，实现了更持久、更精准的化疗药效，还因其优异的生物相容性，为未来广泛应用打开了想象空间。

展望未来，研究团队计划进一步评估SDPs在不同类型膀胱癌模型中的表现，并探索其与免疫治疗等其他疗法的协同效果。如果能将这一平台推广至其他类型的实体瘤治疗中，并通过工艺优化进一步提升包载效率和药物释放控制，那这套系统无疑将为癌症治疗注入新的活力。

总之，这一灵感源于壁虎的创新型药物递送系统，已在实验阶段展现出不俗的治疗潜力。相信随着更多研究的深入，我们离“药到病除且副作用小”的理想治疗模式，又近了一步。

参考资料：

[1]Lee JG, Petraccione J, Trese KA, Hughes AC, Ausec TR, Salzmann-Sullivan M, Su LJ, Kim MT, Roh S, Goodwin AP, Feng FX, Flaig TW, Shields CW 4th. Soft Extrudable Dendritic Particles with Nanostructured Tendrils for Local Adhesion and Drug Release to Bladder Cancers. Adv Mater. 2025 Jul 4:e2505231. doi: 10.1002/adma.202505231. Epub ahead of print. PMID: 40611758; PMCID: PMC12233162.

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