纳米药物在细胞水平上的时空递送是纳米药物所需要的，以通过纳米颗粒在肿瘤中的积累将最大的细胞毒性药物递送到癌细胞中。然而，肿瘤细胞中的癌症相关成纤维细胞 (CAF) 和巨噬细胞会降低纳米粒子在时空区域的递送效率。
在发表在《 高级科学》杂志上的一篇文章中，基于还原敏感的拉罗紫杉醇 (LTX) 前药的谷胱甘肽 (GSH) 脉冲疗法被开发为用于肿瘤细胞的纳米颗粒递送系统。正如在患有乳腺癌的动物模型中所观察到的，这些纳米颗粒递送系统逃脱了巨噬细胞的吞噬作用并促进了通过 CAF 诱导的基质屏障的渗透。
除了改善这些纳米颗粒递送系统对肿瘤细胞的渗透外，这种疗法还有助于 LTX 在癌细胞中的积累，并翻新免疫抑制微环境以结合 PD-1 阻断疗法。此外，可以通过量化它们在不同细胞之间的体内生物分布来分析设计的纳米颗粒递送系统的生物分布。
用于抗癌治疗的纳米粒子递送系统
具有治疗效力的纳米颗粒具有特定的尺寸、形状和表面特征，它们主要影响纳米颗粒递送系统的效率，从而控制治疗效果。直径在 10 到 100 纳米之间的纳米颗粒适合用于癌症治疗，因为它们可以有效地传递药物。
较小的纳米颗粒（1 到 2 纳米）很容易从正常脉管系统中渗漏出来损害正常细胞，并且很容易被肾脏过滤（直径小于 10 纳米），而大于 100 纳米的纳米颗粒很可能从循环中清除通过吞噬细胞。
随着纳米药物在癌症治疗中的重要性日益增加，许多纳米颗粒递送系统已获得美国食品和药物管理局 (USFDA) 的批准。具体而言，时空纳米粒子递送系统被应用于癌症治疗，其治疗效率取决于药剂在肿瘤细胞时空区域的生物分布。
肿瘤微环境 (TME) 中的巨噬细胞会影响纳米颗粒递送系统在时空区域的积累，因为大多数递送的纳米颗粒都被它们吞噬。因此，TME 中巨噬细胞的吞噬作用使纳米颗粒递送系统在肿瘤组织中的治疗效果无效。
因此，受限于肿瘤组织水平的纳米颗粒递送系统的时空积累不足以表现出治疗效率，需要提升到细胞水平，专注于将细胞毒性药物递送到癌细胞中。
为此，迄今为止，已经开发了基于脂质体、聚合物纳米颗粒、聚合物胶束、聚合物-药物缀合物纳米粒子和脂质-药物缀合物纳米粒子的各种纳米粒子递送系统。虽然其中一些正在进行临床前或临床试验，但其他一些正在上市。
使用纳米粒子输送系统的谷胱甘肽脉冲治疗
基于先前的研究，作者假设 GSH 注射可以对 CAF 诱导的免疫抑制和肿瘤基质微环境产生积极影响，并有利于 PD-1/PD-L1 检查点抑制剂治疗。
因此，为了验证这一假设，设计并合成了三种不同的纳米粒子递送系统，这些纳米粒子递送系统基于具有 α、β 和 γ 二硫键的还原敏感 LTX 前药纳米粒子。随后，研究了 GSH 预注射和基于鼠三阴性乳腺癌模型中治疗结果的注射，其中 LTX 前药纳米颗粒的最大积累，称为 GSH 脉冲治疗。
此外，为了在细胞水平上观察累积药物的变化，建立了一种复杂的方法，其中基质辅助激光解吸/电离质谱成像（MALDI-MSI）、流式细胞术和细胞分选（FACS）、激光共聚焦扫描显微镜技术用于量化靶细胞中的药物递送量。
虽然 MALDI-MSI 成像技术可以绘制组织内药物的生物分布图，但将该方法与共聚焦显微镜相结合有助于观察 LTX 和 LTX-SS-CA 前药在巨噬细胞和癌细胞中分布的变化。
此外，将 FACS 与液相色谱和串联质谱 (LC-MS/MS) 相结合有助于量化药物在巨噬细胞和癌细胞中的积累。基于荧光蛋白的复杂转染技术确保了 FACS 对每种细胞类型的分离。因此，本研究适用于在先进纳米医学所需的细胞水平上研究纳米颗粒递送系统和抗体-药物偶联物 (ADC) 的生物分布。
结论
总体而言，与传统疗法不同，纳米颗粒递送系统具有易于设计和调整以到达目标部位的优势，不仅可以治疗癌症，还可以治疗许多其他疾病。本研究中开发的 GSH 脉冲疗法使还原敏感纳米颗粒能够将药物输送到癌细胞的时空区域，从而协同 PD1 阻断疗法。
随后，一种有助于研究细胞水平纳米颗粒递送系统分布的分析方法包括 FACS、MADLI-MSI 和共聚焦显微镜技术的集成。此外，所建立的方法不仅适用于纳米颗粒输送系统，而且适用于 ADC 和其他靶向生物材料。
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