成都中医药大学Biomaterials：双不对称Janus水凝胶贴片—三阴性乳腺癌术后止血与抗复发新策略

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背景介绍

三阴性乳腺癌（TNBC）是乳腺癌中最具侵袭性的亚型，约占所有乳腺癌的15-20%，具有高复发率、高转移率和极差的预后。手术切除联合化疗仍是当前标准治疗方案，但术后残留肿瘤细胞和炎症反应会进一步激活并加剧免疫抑制性肿瘤微环境（TME）。其中，前列腺素E2（PGE2）作为关键的促炎介质，不仅介导炎症反应和疼痛感知，还通过抑制抗肿瘤免疫应答、促进肿瘤细胞增殖来加速肿瘤进展。值得注意的是，化疗药物如5-氟尿嘧啶和天然抗肿瘤化合物藤黄酸（GA）也会诱导肿瘤细胞中环氧合酶-2（COX-2）表达上调，导致PGE2水平升高，从而形成“出血-炎症-复发/转移”的恶性循环。此外，术中难以控制的出血不仅危及患者围手术期安全，还可能促进肿瘤细胞扩散。因此，开发一种既能快速止血又能精准靶向COX-2/PGE2轴抑制复发转移的术后局部治疗平台具有重要的临床意义。

研究思路

针对上述挑战，成都中医药大学的石三军教授、赵梦楠教授和王茹静教授团队设计了一种光聚合的双不对称Janus水凝胶贴片（DJ-Patch）。该贴片由两层组成：快速释放层（5% GelMA）负载藤黄酸（GA），用于快速杀灭手术边缘残留肿瘤细胞；缓释层（10% GelMA/2.5% PEGNB）负载选择性COX-2抑制剂塞来昔布（CXB），实现长效免疫微环境调控。该贴片具有双重不对称性：一是药物释放动力学不对称——GA在8小时内释放约20%，3天超过60%；而CXB在8小时内仅释放约10%，3天约30%，体内释放时间延长2倍。二是粘附性不对称——高粘附层（含PEGNB）通过光致亚硝基苯甲醛与组织蛋白氨基形成席夫碱共价键，粘附强度比单纯GelMA高12.5倍，可在小鼠肝裂伤模型中实现快速止血（凝血时间从440秒缩短至160秒）。在原位4T1-Luc TNBC切除模型中，DJ-Patch实现了86%的生存率，第7天完全清除肿瘤，并通过持续抑制COX-2/PGE2轴、减少调节性T细胞（Treg）和重塑免疫抑制性TME来抑制肺转移。相关内容以A dual-asymmetry hemostatic Janus hydrogel patch inhibits postoperative recurrence and metastasis of triple-negative breast cancer by suppressing COX-2/PGE2 axis为题，发表在Biomaterials！

图片解析

图1. GA和手术创伤上调Ptgs2表达并促进PGE2释放： (a-b) GA和5-FU处理16小时后4T1细胞中Ptgs2 mRNA表达及PGE2释放。(c-d) GA处理后Ptgs2 mRNA表达和PGE2释放的时间依赖性。(e) GA±ROS清除剂NAC处理后细胞内ROS水平。(f-g) GA±NAC处理后Ptgs2 mRNA表达和PGE2释放。(h-i) GA±泛半胱天冬酶抑制剂z-VAD处理后Ptgs2 mRNA表达和PGE2释放。(j-k) 正常乳腺组织、原位TNBC组织和手术切除TNBC组织中COX-2表达及定量。(l-m) 皮肤伤口组织COX-2染色及定量。(n) GA和手术通过增强COX-2/PGE2表达促进TNBC复发转移的机制示意图。

图2. CXB通过抑制GA诱导的PGE2合成协同增强GA的抗肿瘤疗效： (a) CXB对GA诱导的Ptgs2 mRNA表达的抑制作用。(b-c) COX-2蛋白Western blot及定量。(d) CXB对GA诱导的PGE2释放的抑制作用。(e-h) EdU细胞增殖实验：流式细胞术直方图、EdU⁺细胞频率定量、免疫荧光染色及定量。(i-j) 细胞划痕迁移实验代表性图像及迁移率定量。CXB单独使用不抑制增殖，但与GA联用显著抑制4T1细胞增殖和迁移。

图3. CXB@PLGA NPs和GA@PLGA NPs的理化表征： (a) PLGA纳米颗粒制备示意图。(b-c) CXB@PLGA NPs和GA@PLGA NPs的外观及粒径分布。(d-e) TEM图像显示球形核壳结构。(f) Zeta电位。(g-h) 4°C下纳米颗粒储存稳定性。(i) 载药量和包封率定量。两种纳米颗粒粒径约200 nm，包封率约80%，载药量约20%，稳定性良好。

图4. 双不对称Janus水凝胶贴片（DJ-Patch）的制备与理化表征： (a) DJ-Patch双交联及组织粘附机制示意图。(b) DJ-Patch宏观外观。(c) 界面结构共聚焦荧光图像。(d-e) 两层水凝胶的SEM图像（快释层疏松多孔，缓释层致密）。(f) FTIR光谱显示亚胺键形成。(g) 储能模量(G')和损耗模量(G")随时间变化。(h) 应力-应变曲线。(i-k) 猪肠衣搭接剪切试验粘附强度定量及照片。(l-m) 水凝胶粘附性照片。(n) 剪切变稀行为。(o) DJ-Patch的可延展性。(p-q) 降解率和溶胀比。缓释层降解更慢、强度更高、粘附性更强。

图5. DJ-Patch的体外和体内不对称药物释放动力学： (a) GA和CXB的体外累积释放曲线。(b) 立体琼脂糖凝胶模拟伤口床中不对称释放示意图。(c) 模拟微环境中DiD标记的荧光分布定性及定量。(d) 皮下植入模型示意图。(e-h) 快释层（模拟GA）和缓释层（模拟CXB）的体内荧光图像及定量。GA在28天内信号基本消失，CXB信号可持续49天。

图6. DJ-Patch的体内降解和生物相容性评估： (a-d) GelMA和GelMA/PEGNB水凝胶体内降解图像及残留质量定量。(e-f) 溶血实验代表性图像及溶血率定量（均低于5%安全限）。(g) 不同体积水凝胶提取物对HUVEC代谢活性的影响。(h) 水凝胶内包裹HUVEC的3D活力染色（PI/Calcein-AM）。水凝胶降解速率可控、无溶血毒性、细胞相容性良好。

图7. DJ-Patch的止血和血液凝固性能： (a-b) 体外凝血时间测定（Control约440 s，GelMA约210 s，GelMA/PEGNB约145 s，DJ-Patch约160 s）。(c) 血液凝固指数(BCI)定量。(d) 吸血率。(e) 红细胞和血小板吸附率。(f) 红细胞和血小板粘附的显微镜图像。(g) 小鼠肝裂伤模型止血实验示意图。(h) 出血量定量。(i-j) 伤口止血代表性照片。GelMA/PEGNB层表现出最优异的止血性能。

图8. 载药DJ-Patch对TNBC术后复发和转移的抑制作用： (a) 原位乳腺癌手术切除及局部水凝胶治疗模型示意图。(b) 不同治疗后小鼠生存百分比（GA/CXB DJ-Patch组6/7存活）。(c) 体内生物发光成像监测肿瘤复发和转移。(d) 离体肿瘤组织照片。(e) 小鼠体重变化。(f) 复发肿瘤质量定量。(g) 复发肿瘤组织H&E染色。(h) 离体肺组织照片（箭头指示转移结节）。(i-k) 肺组织H&E、Ki-67染色及Ki-67阳性率定量。GA/CXB DJ-Patch组完全清除肿瘤、无肺转移、Ki-67表达最低。

图9. 载药DJ-Patch抑制COX-2/PGE2表达并增强体内抗肿瘤免疫应答： (a) 肿瘤和肺组织中COX-2免疫组化染色。(b-e) 血清ELISA检测PGE2、TNF-α、IFN-γ和IL-2水平。(f-g) TDLNs中CD4⁺ T细胞频率。(h-i) TDLNs中CD8⁺ T细胞频率。(j-k) TDLNs中成熟DC（CD80⁺CD86⁺CD11c⁺）频率。(l-m) 脾脏中成熟DC频率。(n-o) 脾脏中中央记忆CD8⁺ T细胞（CD44⁺CD62L⁺CD8⁺）频率。(p-q) 肿瘤组织中Treg细胞（Foxp3⁺CD25⁺CD4⁺）频率。GA/CXB DJ-Patch显著降低COX-2和PGE2，升高促炎细胞因子，增加CD4⁺/CD8⁺ T细胞和DC成熟，减少Treg细胞，重塑免疫微环境。

结论

本研究成功开发了一种双不对称Janus水凝胶贴片（DJ-Patch），在一个平台内同时解决了TNBC手术中止血和术后抗复发转移两大关键需求。第一重不对称实现了GA和CXB的差异化释放：GA快速释放以即时清除手术边缘残留肿瘤细胞，CXB缓慢长效释放以持续调控免疫抑制性TME，有效逆转了GA诱导的COX-2上调和PGE2释放。第二重不对称粘附结构实现了高效止血：高粘附层通过共价键紧密贴合伤口，快速封闭出血点，凝血时间缩短至160秒，同时避免因出血引发的炎症反应导致的PGE2升高。机制上，GA/CXB DJ-Patch通过抑制COX-2/PGE2轴，显著上调血清中TNF-α、IFN-γ和IL-2水平，增加TDLNs和脾脏中CD4⁺/CD8⁺ T细胞及成熟DC频率，激活中枢记忆T细胞，并大幅降低肿瘤组织中Treg细胞频率（从24.87%降至2.54%），从而重塑抗肿瘤免疫应答。在动物模型中，GA/CXB DJ-Patch组小鼠生存率超过85%，第7天肿瘤完全清除，且未见肺转移。该双不对称系统为TNBC术后综合管理提供了一种极具前景的局部免疫治疗策略。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2026.124298