中科院理化所王树涛研究员AM：新型“纤毛结构”脂质滴：突破肝癌栓塞治疗瓶颈，实现长效物理栓塞

肝癌栓塞疗法的困境 肝细胞癌（HCC）是全球最致命的恶性肿瘤之一，对于无法手术切除的患者，经动脉栓塞（TAE）是一种微创且有效的治疗手段。然而，传统TAE疗法面临一个核心瓶颈：无论是常用的固体微球还是碘油乳液，都因缺乏足够的界面粘附力和粘弹性变形能力，导致栓塞不彻底、不稳定，易发生血管再通和肿瘤复发。临床上，约60%的患者在接受传统栓塞治疗后会出现复发，这严重制约了TAE疗法的长期疗效和广泛应用。如何设计一种能牢固粘附于血管壁并适应复杂血管网络的栓塞剂，成为了该领域亟待攻克的关键难题。 仿生“纤毛”设计赋予液滴强大锚定力 受生物界面纳米结构（如纤毛）通过纳米互锁效应增强粘附的启发， 中国科学院理化技术研究所 王树涛研究员 、中国科学院高能物理研究所 谷战军研究员 和中国医科大学附属第一医院 邵海波教授 合作， 创新性地设计了一种“纤毛结构化脂质（CS-脂质）液滴” 。 该液滴通过具有双不对称性（表面形貌与润湿性）的Janus纤毛微粒在碘油-水界面的自组装构建而成。其独特的“纤毛”外壳不仅能通过纳米互锁效应将液滴牢牢锚定在血管内皮细胞和相邻液滴上，还赋予了液滴优异的粘弹性变形能力。该材料在多种体内外模型中均展现了远超商用栓塞剂的栓塞效率和长期稳定性，并在兔原位肝癌模型中实现了仅通过物理栓塞即诱导肿瘤体积显著缩小的卓越疗效。相关论文以“Cilia-Structured Lipiodol Droplets Enable Long-Term Transarterial Embolization Therapy by Nano-Interlocking Adhesion”为题，发表在Advanced Materials 上。 示意图1. 纤毛结构化脂质（CS-脂质）液滴用于高效、长效经动脉栓塞（TAE）治疗。CS-脂质液滴通过在碘油-水界面自组装具有纳米形貌和润湿性双不对称性的Janus纤毛微粒（Janus Cilia-MPs）制备而成。基于纤毛介导的纳米互锁效应和Pickering-like结构，这些液滴具有强的界面粘附力和卓越的粘弹性变形能力，优于商用栓塞剂如固体微球和碘油乳液，从而有效促进肝细胞癌（HCC）治疗。 从精准构建到长效栓塞的完整证据链 研究人员首先通过微流控芯片内的相分离与纤毛生长过程，一步法合成了尺寸均一的Janus纤毛微粒（图1a）。这些微粒呈现明显的双不对称性：半球表面覆盖着亲水的纤毛纳米结构，而另一半则是疏水的光滑表面。扫描电镜（图1b）和能谱分析清晰地验证了这一形貌与化学组成的差异。当这种微粒与碘油共同剪切时，它们能自发地锚定在碘油-水界面，形成类似Pickering乳液的“纤毛结构化脂质（CS-脂质）液滴”（图1c-d）。荧光显微镜（图1e-f）和冷冻扫描电镜（图1h-i）证实，微粒的疏水平面半球嵌入碘油内核，而亲水的纤毛结构半球则向外伸展，均匀地覆盖在液滴表面，成功将纤毛纳米结构“移植”到了动态的液滴界面。通过调节搅拌速度、油水比和微粒浓度，液滴的直径可在约60微米至350微米范围内精确调控（图1j-l），以满足临床对不同尺寸血管栓塞的需求。此外，该液滴还展现了良好的稳定性、可放大生产性、生物相容性以及载药和磁操控的潜力。 图1. CS-脂质液滴的制备与表征。(a) 在十字形微流控芯片中，Janus纤毛微粒相分离和纤毛生长过程的示意图。(b) Janus纤毛微粒的扫描电镜图像，显示其均一的粒径和不对称形貌，包括纤毛结构化半球和光滑半球。(c) 通过在碘油-水界面自组装Janus纤毛微粒制备CS-脂质液滴的流程示意图。(d) CS-脂质液滴的照片。(e) CS-脂质液滴的荧光图像，显示其被尼罗红标记的Janus纤毛微粒紧密包围。(f) 单个CS-脂质液滴的荧光图像，由香豆素标记的碘油核心（绿色）和Janus纤毛微粒壳层（红色）组成。(g) CS-脂质液滴的粒径分布。(h) CS-脂质液滴的冷冻扫描电镜图像，显示其表面密集包裹的Janus纤毛微粒，亲水性纤毛结构化半球向外突出。(i) PS-脂质液滴的冷冻扫描电镜图像，显示相似的Pickering-like结构但表面无纤毛纳米结构。(j–l) 分别通过调节搅拌速度、碘油与悬浮液比例以及Janus纤毛微粒浓度来控制CS-脂质液滴的尺寸。数据以平均值±SD表示。 为探究纤毛结构增强粘附的物理机制，研究团队利用原子力显微镜进行了精密测量。结果显示，带有纤毛结构的微粒与血管内皮细胞之间的粘附力是光滑微粒的2.6倍（图2a），而纤毛微粒之间的粘附力更是高达光滑微粒的7.6倍（图2b）。在力-距离曲线中，纤毛介导的粘附呈现出显著延长的分离距离和更大的滞后环（图2c-e），这表明在分离过程中，纤毛与细胞伪足或其他纤毛之间发生了多重的、逐步脱粘的纳米互锁作用，而非光滑表面的瞬