化疗是抗肿瘤的主流治疗策略，然而其副作用较为严重。偶氮苯在可见/紫外辐射下能可逆地进行顺式反式地转化，可用于光响应受控药物释放中。为提高释放效率，人们设计了泵式开关来加快药物释放。上转换纳米粒子（UCNP）在近红外辐射下具有在紫外与可见光区同时发射光子的能力，偶氮修饰的UCNP可不断改变偶氮构象以推进药物释放。但这些纳米装置中偶氮与UCNP通常隔离，减弱了光驱动效率，长时间的照射时间才能使药物充分释放，会造成热损伤。为克服这些缺点，本文使用了偶氮修饰的DNA链设计了用于可控药物释放的纳米泵，可紧凑地组装在UCNP上通过偶氮构象转换释放抗癌药物阿霉素。
DNA可有效装载在UCNP上，阿霉素可选择性插入特定DNA双螺旋，而偶氮则可由UCNP在近红外辐射照射下产生的可见/紫外辐射下不断转换构象，使DNA不断地形成、解开螺旋，从而达到释放药物的作用。为减少药物的主动外排，作者将HIV-1 TAT这种核定位肽段连接到纳米泵上，可极大增强核区域的阿霉素浓度，提高治疗效果。考虑到癌细胞靶向的要求，作者使用了阴离子透明质酸通过静电吸附包裹在纳米泵上，通过透明质酸介导的内吞作用以特异性识别CD44过表达肿瘤细胞，在肿瘤微环境下透明质酸酶水解透明质酸暴露出TAT靶向细胞核。透明质酸的包裹也可减少运输过程中非特异性的相互作用，防止脱靶效应。
作者合成了中心UCNP后，通过配体交换装配上三种DNA链LAAzo，LB，LCAzo，接着阿霉素通过其与DNA双螺旋的相互作用装载到整个纳米泵上，1 mg纳米泵可以装载14.6 μg阿霉素，效率58.4%。在紫外与可见光的照射下，偶氮会不断在两种构象间转化，实验观察到紫外/可见同时照射下30 min内阿霉素释放效率达到了84.9%，远高于紫外或可见单独照射下的释放效率（分别60.4%，9.2%），说明偶氮的不断构象转化可以有效地将阿霉素泵出纳米装置。在近红外照射下，也观察到上清液中阿霉素荧光强度上升，在30 min达到最高释放率86.7%。纳米泵在10%FBS中的稳定性也较好，孵育过程中仅泄露不到10%的阿霉素。纳米泵连接上核定位肽段HIV1 TAT后，通过染色发现纳米泵主要集中在核周区域。在10 min NIR照射后，纳米泵处理后的HepG2细胞增殖受到43.5%的抑制，在30 min照射后达到72.8%。流式细胞仪也发现处理30 min后有71.1%的细胞凋亡率。实验也发现没有核定位肽段HIV1 TAT的纳米泵在相同条件下抑制细胞增殖的效果较弱。
在HepG2异体移植肿瘤的小鼠上，将纳米泵注射入肿瘤并近红外照射30 min后观察到明显的肿瘤生长抑制，其它组如注射阿霉素的小鼠则没有如此强的效果。并且小鼠其它组织如肝、心、肺等没有明显的病理变化。
文章链接：
https://www./doi/pdf/10.1002/anie.09870
文章引用：/10.1002/anie.09870
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