纳米粒子的力学性能在调节纳米生物相互作用以及影响血液循环、肿瘤富集/渗透和肿瘤细胞内化等生物过程方面具有至关重要的作用，其会显著影响药物递送和治疗效果。然而，纳米颗粒的弹性是否/如何改变巨噬细胞的生物学功能目前仍不明确。有鉴于此，同济大学李永勇研究员、李艳研究员和徐金富教授探究了弹性二氧化硅纳米颗粒(SNs)和巨噬细胞之间的相互作用所产生的纳米-力学生物效应。

本文要点：

（1）实验合成了弹性杨氏模量为81 ~ 837 MPa的SNs，并证明了软SNs可以将M2型[肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)]再极化为M1型。研究发现，细胞内吞作用、膜张力、曲率蛋白Baiap2以及细胞骨架都会受到SNs弹性的影响。此外，弹性SNs也能够激活细胞膜上的机械敏感性蛋白Piezo1，进而导致钙离子内流，激活NF-kB通路，启动炎症反应。

（2）体内实验表明，最软的SNs（81 MPa）能够实现增强的肿瘤渗透和聚集，并使肿瘤乏氧区域中的TAMs发生重新极化，以显著抑制肿瘤生长。综上所述，该研究建立了一种响应纳米颗粒弹性的细胞反馈机制，证明了纳米颗粒的弹性能够诱导质膜变形和激活机械敏感性信号，从而为重编程TAMs以增强肿瘤免疫治疗提供了一种新的“纳米-力学免疫工程”策略。

Zichen Yang. et al. Nano-mechanical Immunoengineering: Nanoparticle Elasticity Reprograms Tumor-Associated Macrophages via Piezo1. ACS Nano. 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c04614

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c04614