针对上述问题，电子科技大学医学院张坤教授、浙江省人民医院孙立涛教授、电子科技大学医学院蔡璐璐教授为其共同通讯作者。研究设计了一种多通道免疫纳米调节器来抑制酸性 TME 并使非炎性巨噬细胞复极化，以根除这种癌症免疫抑制的根源，其中氟碳链 (FC) 修饰的介孔二氧化硅 (FM) 分别作为纳米反应器和载体，原位合成 CaO₂和负载 R848，然后依次进行脂质体涂层、抗 CD105 修饰和 FC 介导的 O₂结合。脂质体壳和颗粒内 FC 均可确保 CaO₂ 的安全输送。超声触发的 FC 结合 O₂爆发和脂质体破坏增强的 CaO₂与H⁺和 H₂O反应产生O₂。这一过程消耗了预先存在的H⁺，抑制了糖酵解LA的产生，从而切断了酸性TME的来源，并根除了它们在重塑癌症免疫抑制中的作用，例如消除了向非炎症性M2细胞极化的动力，标本兼治地解决了细胞毒性T淋巴细胞和PD-1⁺ T细胞失活等问题。癌症免疫抑制的根除促进了癌症钙化和免疫纳米调节剂在肿瘤内H₂O₂蓄积的抗肿瘤功效，尤其是在抗CD105介导的主动靶向蓄积之后。该文章于2025年9月26日以“Multichannel Immune Nanoregulators Suppress Lactic Acid Metabolism and Lactic Acid-Shaped Acidic Microenvironment to Uproot Anti-Tumor Immunosuppression”为题发表于《Advanced Materials》上（DOI: 10.1002/adma.202512230）。

图1 多通道免疫纳米调节器原理示意图

（1）AL@O₂-FMRC 的合成与表征

AL@O₂-FMRC的合成流程如图2a所示，首先制备FM载体，随后在其纳米反应器中原位合成CaO₂纳米颗粒并装载R848，获得FMRC；经脂质体包覆并与CD105抗体螯合后得到AL@FMRC；最后通过O₂鼓泡使氟碳链结合氧，形成AL@O₂-FMRC。所得的FM载体分散性良好，呈现中空结构，直径约260 nm（图2b-d），其壳层中均匀分布F原子，孔径约为4 nm，具备介孔结构（图2e,f）。紫外吸收光谱显示FMRC在320-340 nm处出现R848特征峰，表明R848成功装载（图2g）。脂质体包覆与抗CD105修饰进一步改变了材料形貌与表面化学性质（图2h,i）。元素分布图与EDS谱图显示AL@FMRC中存在F、Ca、P和S等特征元素（图2j,k），证实氟碳修饰、CaO₂合成、脂质体包覆及抗体结合均成功完成。Zeta电位由FMRC的-29.8 mV转变为L@FMRC的-20.1 mV，进一步变为AL@FMRC的-25.2 mV，亦反映表面组成的逐步变化（图2l）。各阶段材料粒径保持稳定（图2m）。FTIR谱图中出现CaO₂、FM、R848与抗CD105的特征峰，进一步验证AL@FMRC结构（图2n）。负载率方面，CaCl₂转化为CaO₂的转化率为10.3%，AL@FMRC中CaO₂负载率为4.3%；氟碳链包封率达100%，F原子负载率为15.47%；抗CD105抗体偶联效率为52.1%，负载率超过1.78%。

图2 AL@O₂-FMRC的合成与表征。(a)合成示意图；(b) FM载体实物图；(c, d)TEM与SEM图像；(e, f)氮吸附等温线与孔径分布；(g)紫外-可见光谱；(h, i) TEM与SEM图像；(j, k)元素分布图与EDS谱；(l, m) Zeta电位与粒径分布；(n) FTIR光谱；(o) O₂释放示意图；(p) 超声后结构显微图像；(q) O₂释放动力学曲线；(r)不同条件下氧气生成观察；(s)pH随时间变化；(t,u)R848与Ca²⁺释放曲线

（2）US/pH 触发的结合O₂的氟碳链和CaO₂释放O₂

氟碳链赋予AL@FMRC携氧能力，构成最终的免疫纳米调节剂AL@O₂-FMRC。超声照射后材料结构发生破坏与扩张（图2p），证实了超声触发的可控氧释放。通过氧指示探针检测，AL@O₂-FMRC在超声下呈现时间依赖性氧释放，20分钟内达到释放峰值（图2q），表明氟碳链吸附的氧为突发释放，难以持续缓解肿瘤微环境。为克服此局限，在FM中原位合成的CaO₂通过脂质外壳与内部氟碳链疏水区形成双重阻隔，延缓其与水或H⁺接触，实现持续氧供给。在无超声条件下，AL@O₂-FM与AL@FMC均无明显气泡产生；超声触发后，AL@FMC产生壁附着小气泡（持续释放），而AL@O₂-FM出现更大融合气泡（突发释放）（图2r）。含CaO₂组随时间延长pH逐渐上升（图2s），超声通过破坏脂质外壳加速水渗透与CaO₂反应，进一步提高pH，证实其缓解酸性微环境的能力。此外，超声触发的氧爆发与脂质体破坏促进免疫佐剂R848的释放（图2t），同时加速CaO₂与H₂O反应释放更多Ca²⁺（图2u），从而激活Ca²⁺介导的细胞凋亡途径。

（3）细胞水平主动靶向、H⁺耗竭、O₂释放、糖酵解抑制和钙化，以减轻缺氧和酸性TME并抑制LA的产生

CaO₂除与H₂O反应生成Ca(OH)₂和O₂外，还可与肿瘤内H⁺反应，消耗H⁺并生成H₂O₂与Ca²⁺（图3a）。抗CD105可使AL@O₂-FMRC特异性靶向并富集于高表达CD105的4T1肿瘤细胞，而在低表达的L-02细胞中积累较少（图3b）。我们进一步评估了AL@O₂-FMRC中CaO₂在4T1细胞内与H₂O和H⁺的反应。含CaO₂组（G6–G8）的细胞pH显著升高，表明CaO₂有效消耗H⁺，缓解酸性肿瘤微环境，其中G8因主动靶向与超声促渗透作用具有最高pH及最低细胞外酸化速率（图3c,d）。在氧含量与缺氧缓解方面，AL@O₂-FMR+US（G5）因超声引发O₂释放但无法持续供氧，缺氧缓解短暂（图3e–i）。而含CaO₂组（G6–G8）中，氟碳链与脂质体疏水区延缓H₂O渗透，延长O₂释放时间，使G8在短期与长期均维持最高O₂水平并最大程度缓解缺氧（图3e-i）。随着处理从G1到G8，癌细胞中LDHA表达及乳酸生成逐渐降低，G8因缺氧改善最显著，LDHA与乳酸水平最低（图3j–l）。含CaO₂组（G6–G8）引起明显Ca²⁺蓄积，G8因主动靶向促进纳米颗粒内化，Ca²⁺含量最高，钙化程度也最强（图3m,n）。同时，G8在超声破坏脂质体后促进H₂O₂生成最多（图3o）。Western blot结果进一步证实，G8中HIF-1α下调、Calpain 1上调，说明该处理可有效缓解缺氧并促进Ca²⁺沉积（图3p,q）。

图3 AL@O₂-FMRC缓解肿瘤缺氧与酸性微环境的细胞水平评估。(a)机制示意图；(b)细胞对纳米颗粒的摄取（红色：Cy5.5标记纳米颗粒；蓝色：DAPI染核）；(c, d)各组细胞pH值；(e, f)细胞O2含量；(g-i)HIF-α表达水平；(j, k)LDHA表达；(l)乳酸含量；(m)细胞内Ca²⁺；(n)细胞钙化；(o)细胞内ROS；(p, q)缺氧、钙沉积及糖酵解相关蛋白表达。注：G1-G8分别为Control、US、AL@FM+US、AL@FMR+US、AL@O₂-FMR+US、AL@O₂-FMRC、L@O₂-FMRC+US、AL@O₂-FMRC+US。US参数：1 MHz，60%占空比，1.0 W cm⁻²，脉冲照射1.5 min，间隔30 s；FM剂量为200 µg mL⁻¹

（4）细胞水平抗肿瘤试验

为评估AL@O₂-FMRC在超声作用下的系统效应，首先检测了线粒体膜电位变化。结果显示，G8组细胞由高膜电位向低膜电位迁移最为显著，表现为单体增多、J-聚集体减少，显示细胞凋亡程度最高（图4a）。Calcein-AM/PI染色进一步证实G8处理对肿瘤细胞具有最强细胞毒性（图4b,c），流式细胞术也显示G8组细胞死亡率最高（图4d）。使用Annexin V-mCherry/SYTOX green染色区分凋亡与坏死，发现G8组中凋亡与坏死共存细胞数量最多，坏死细胞核呈明显绿色荧光（图4e）。Western blot分析表明，促凋亡蛋白Caspase 3/7与Bax在G8组表达最高，而抗凋亡蛋白Bcl-2表达最低（图4f,g）。以上结果说明，该多通道免疫纳米调节剂在超声促进O2释放及CaO2与H₂O/H⁺反应的协同作用下，通过诱导Ca²⁺与H₂O₂积累、抑制乳酸生成与糖酵解、缓解缺氧与酸性微环境等系统效应，有效触发促凋亡蛋白表达，导致肿瘤细胞发生凋亡与坏死。

图4 AL@O₂-FMRC在细胞水平的抗肿瘤效应。(a)线粒体膜电位；(b, d)细胞活力定量、CLSM图像及FCM分析；(c) Calcein-AM/PI染色（绿色：活细胞；红色：死细胞）；(e)细胞凋亡/坏死染色；(f, g)凋亡相关蛋白WB条带及半定量分析

注：G1-G8分别为Control、US、AL@FM+US、AL@FMR+US、AL@O₂-FMR+US、AL@O₂-FMRC、L@O₂-FMRC+US、AL@O₂-FMRC+US。US参数：1 MHz，60%占空比，1.0 W cm⁻²，脉冲照射1.5 min，间隔30 s；FM剂量为200 µg mL⁻¹。

（5）细胞水平免疫原性细胞死亡 (ICD)、树突状细胞 (DC) 成熟和 TAM 极化

对多通道免疫纳米调节剂诱导的免疫原性细胞死亡（ICD）及免疫激活作用进行评估。结果显示，G8处理显著提升了癌细胞中钙网蛋白（CRT）与热休克蛋白70（HSP70）的积累，并促进高迁移率族蛋白B1（HMGB1）的释放，使其细胞内水平最低（图5a-f）。同时，G8组细胞外ATP含量也降至最低（图5g）。进一步研究显示，G8处理促使由癌细胞抗原诱导的树突状细胞成熟比例最高（图5h–j），并促进成熟树突状细胞分泌更多IL-6与TNF-α等抗肿瘤细胞因子（图5k）。在巨噬细胞极化方面，AL@O₂-FMRC在超声作用下释放R848，可有效引导M0型巨噬细胞向M1表型极化（图5l-o），并抑制其向M2型分化。此外，该处理还能将已有的M2型巨噬细胞重新极化为M1型，其中G8组的复极化率最高（图5p-s）。细胞因子检测结果进一步印证，G8处理使M2相关因子IL-10显著下降，M1相关因子IL-12显著上升（图5t,u）。以上结果表明，该多通道免疫纳米调节剂可有效增强ICD反应、促进树突状细胞成熟，并引导巨噬细胞向M1抗肿瘤表型极化，从而系统激活抗肿瘤免疫应答。

图5 细胞水平的免疫调控效应。(a-c) ICD相关蛋白CRT、HSP70与HMGB1的免疫荧光图像；(d-g) CRT、HSP70、HMGB1及ATP的半定量分析；(h) DC成熟实验示意图；(i, j) 成熟DC的流式细胞术分析及统计；(k) DC中IL-6与TNF-α的分泌水平；(l) 不同表型巨噬细胞的形态观察；(m, n) 巨噬细胞中IL-10与NO的表达；(o) M0巨噬细胞极化表型的免疫荧光图像；(p, q) M0巨噬细胞CD206与CD86表达的流式分析；(r, s) M2与M1巨噬细胞比例的统计分析；(t, u) M0巨噬细胞中IL-10与IL-12的分泌水平。注：G1-G8分别为Control、US、AL@FM+US、AL@FMR+US、AL@O2-FMR+US、AL@O₂-FMRC、L@O₂-FMRC+US、AL@O₂-FMRC+US。US参数：1 MHz，60%占空比，1.0 W cm⁻²，脉冲照射1.5 min，间隔30 s；FM剂量为200 µg mL⁻¹

（6）体内肿瘤生长抑制及免疫调控探索

在体内抗肿瘤评估中，通过皮下移植肿瘤模型并静脉注射纳米调节剂，结合超声照射进行治疗（图6a）。药代动力学显示纳米调节剂半衰期延长（图6b），且主动靶向介导其在肿瘤中特异性积累并保留超过48小时（图6c）。抗肿瘤效果方面，G8组表现出最显著的肿瘤生长抑制（图6d, e）和最低的肿瘤重量（图6f, g）。含CaO₂组（G6-G8）中肿瘤组织水含量显著下降，G8因超声促进CaO₂与H₂O反应而含水量最低（图6h）。此外，G8处理组小鼠生存期显著延长（图6i）。机制研究表明，G8在提高肿瘤内pH值（图6j）及抑制乳酸生成（图6k）方面效果最为显著，糖酵解关键蛋白GLUT1与LDHA也呈现明显下调（图6l,m）。组织化学分析显示G8组肿瘤细胞密度下降、血管形成受抑制、增殖减少及凋亡增强，分别通过H&E、CD31、Ki67和TUNEL染色证实（图6n-q）。Western blot结果进一步表明，G8中HIF-1α、LDHA和GLUT1表达下调，Calpain 1上调（图6r），同时凋亡相关蛋白Caspase 3/7与Bax表达升高，Bcl-2下降（图6s）。以上结果表明，该多通道免疫纳米调节剂通过缓解缺氧与酸性微环境、诱导钙积累及凋亡，系统性地抑制肿瘤进展。

图6 AL@O₂-FMRC的体内抗肿瘤效果。(a)治疗流程；(b)药代动力学曲线；(c)体内荧光成像；(d)治疗前后小鼠肿瘤照片；(e)肿瘤体积变化；(f, g)肿瘤照片与重量；(h)肿瘤含水量；(i)小鼠存活曲线；(j)肿瘤pH值；(k)肿瘤乳酸含量；(l, m)GLUT1与LDHA表达的荧光图像与定量；(n, q)H&E、Ki67、TUNEL染色的组织图像与定量；(o, q)CD31染色的微血管图像与定量；(r, s)缺氧、钙沉积、糖酵解及凋亡相关蛋白的Western blot分析。注：G1–G8分别为Control、US、AL@FM+US、AL@FMR+US、AL@O₂-FMR+US、AL@O₂-FMRC、L@O₂-FMRC+US、AL@O₂-FMRC+US。US参数：1 MHz，60%占空比，1.0 W cm⁻²，脉冲照射3 min，间隔30 s；FM剂量：10 mg kg⁻¹/次，注射3次

（7）体内癌症免疫抑制缓解和免疫激活研究

为阐明多通道免疫纳米调节剂在体内增强抗肿瘤免疫的作用，对G1-G8各组处理后的免疫原性细胞死亡（ICD）水平及肿瘤内免疫细胞进行了系统分析。该调节剂通过缓解酸性TME、抑制糖酵解及乳酸生成，从根源上消除了M2型巨噬细胞极化的驱动因素，并有望恢复细胞毒性T淋巴细胞（CTL）功能、促进自然杀伤（NK）细胞与树突状细胞募集，同时抑制调节性T细胞（Treg）。实验结果显示，伴随G1至G8处理强度的递增，抗肿瘤免疫反应逐步增强。在超声激发的G8组中，ICD标志物CRT、HMGB1和HSP70表达显著上升（图7a, b）。流式细胞术分析进一步表明，G8组肿瘤组织中成熟树突状细胞（图7c,d）与CD8⁺ T细胞浸润最多（图7e, f），同时M1型巨噬细胞比例上升（图7g,h），M2型下降（图7i, j），表明巨噬细胞极化向抗炎M1表型转变。此外，G8处理有效解除对NK细胞（图7k, l）和CTL（图7m, n）的抑制，恢复其活性。PD-1⁺ T细胞数量也显著增加（图7o,p），有助于增强抗PD-1/PD-L1免疫治疗效果。相应地，G8组中免疫抑制性Treg细胞（图7q,r）和髓源性抑制细胞（MDSC）（图7s,t）的浸润程度最低。综上所述，该多通道免疫纳米调节剂联合超声（G8）可有效激活肿瘤免疫循环，逆转免疫抑制微环境。

图7 体内免疫细胞分析。(a, b)肿瘤组织ICD标志物CRT、HSP70、HMGB1的荧光图像及定量；(c-t)流式细胞术检测各类免疫细胞比例：(c, d)成熟DCs；(e, f)CD8⁺ T细胞；(g, h)M1巨噬细胞；(i, j) M2巨噬细胞；(k, l) NK细胞；(m, n) CTL；(o, p) PD-1⁺ T细胞；(q, r)Treg细胞；(s, t)MDSCs。注：G1-G8分别为Control、US、AL@FM+US、AL@FMR+US、AL@O₂-FMR+US、AL@O2-FMRC、L@O₂-FMRC+US、AL@O₂-FMRC+US。US参数：1 MHz，60%占空比，1.0 W cm⁻²，脉冲照射3 min，间隔30 s；FM剂量：10 mg kg⁻¹/次，注射3次