（二）水凝胶

与可植入高分子支架相比，水凝胶材料通常更柔软，更易于注射或喷射给药，使用方便且适用范围广。由于其可设计的机械和物理化学性质，水凝胶可控制各种治疗药物（如小分子药物、大分子药物）在不同时间和空间上的释放，从而保护药物免受机体降解，提高药物利用效率。其在空间和时间可调的交联、可降解性及药物的可控释放等特性，为其在细胞和各种免疫调节剂的输送中的应用提供了良好的基础。常用的水凝胶材料有合成聚合物水凝胶（如PEG）、海藻酸水凝胶、多肽水凝胶、天然提取物水凝胶（如透明质酸、壳聚糖、胶原蛋白等）。

一方面，水凝胶可用于递送免疫细胞因子，如GM-CSF、TLR3激动剂poly（I：C）、肿瘤抗原及免疫检查点抑制剂等。例如，2014年Wang等构建了一种可注射型温敏PEG-PLGA水凝胶。该水凝胶通过控制释放趋化剂GM-CSF来募集DCs和巨噬细胞，从而有效地提高机体的抗黑素瘤免疫效应。2015年，Mooney等发表了一项关于海绵状大孔海藻酸水凝胶的研究。该水凝胶以肿瘤细胞作为抗原，以GM-CSF作为DCs增强因子，以CpG ODN作为DCs激活因子，可诱发传统DCs和浆细胞样DCs组成的局部浸润，随后在黑素瘤模型中诱导有效、持久和高特异性的抗肿瘤T细胞反应。

另一方面，水凝胶可用于共递送免疫细胞因子、肿瘤全抗原或免疫检查点抑制剂。例如，Wang等制备了一种可注射和自组装的聚（L-缬氨酸）凝胶，并用该水凝胶负载肿瘤细胞裂解物和免疫增强剂TLR3激动剂poly（I：C），可引起CTLs免疫应答，从而获得良好的黑素瘤免疫治疗效果。Wang等用多肽在水溶液中自组装形成了一种可注射的PEG-b-聚（L-丙氨酸）水凝胶。将肿瘤细胞裂解液、GM-CSF、免疫检查点抑制剂（抗-CTLA-4/PD-1抗体）共包覆于该水凝胶后，对黑素瘤有较好的免疫治疗效果。这种水凝胶联合免疫治疗不仅能显著增加小鼠脾脏和肿瘤内活化的效应因子CD8+T细胞，而且能降低Treg的比例。

通过响应TME中的酸性、升高的ROS、温度等来构建响应性水凝胶，可有效地控制释放黑素瘤免疫治疗因子，从而实现增强的黑素瘤免疫治疗。2019年，Gu等构建了一个原位形成的双响应凝胶，用于局部协同递送脱甲基剂zebularine（Zeb）和aPD-1。先将aPD-1负载于pH敏感的CaCO3纳米颗粒中，再将上述CaCO3纳米颗粒和Zeb封装在ROS响应的水凝胶中，从而构建ROS/pH双响应凝胶。该水凝胶可响应肿瘤内的酸性和ROS，控制药物释放，延长药物在肿瘤内的保留时间，从而有效地增强抗黑素瘤免疫反应。此外，2018年，Gu等构建了一种具有ROS响应的可注射聚多肽水凝胶；该水凝胶可有效负载并持续释放aPD-L1和IDO免疫抑制酶D-1MT，能有效地降低局部ROS水平和促进免疫治疗因子的释放，从而增强体内抗黑素瘤免疫治疗效应。此外，Gu等开发了喷雾型生物响应性纤维蛋白水凝胶，其中包含了预先负载aCD47抗体的CaCO3纳米颗粒；该纤维蛋白水凝胶可清除手术伤口中的H+，使肿瘤相关的巨噬细胞极化到M1表型（图7-6）；该免疫治疗纤维蛋白凝胶可“唤醒”宿主的固有和适应性免疫，从而抑制手术后肿瘤的局部复发和潜在的转移扩散。Lee等设计了负载免疫调节因子OVA表达质粒pOVA的纳米级复合物和GM-CSF免疫增强因子的可智能注射左旋多巴和聚己内酯-丙交酯功能化的透明质酸的水凝胶；该水凝胶通过高效招募免疫细胞来有效地消除黑素瘤。(https://www.daowen.com)

图7-6　含有aCD47@CaCO3纳米颗粒的原位喷涂生物响应性纤维蛋白水凝胶在肿瘤切除后使用的示意图
Figure 7-6　Schematic showing the in situ sprayed bioresponsive fibrin hydrogel containing aCD47@CaCO3 nanoparticles within the post-surgery tumor bed

此外，水凝胶还可联合免疫治疗与其他治疗方式，从而实现黑素瘤的免疫协同治疗。2018年，Gu等通过将ROS响应的连接剂与聚乙烯醇（poly（vinyl alcohol），PVA）交联得到ROS可降解水凝胶，并用其共包覆吉西他滨（gemcitabine，GEM）和aPD-L1。基于肿瘤TME中丰富的ROS，该水凝胶通过ROS响应控制释放化疗药物和aPD-L1，实现了黑素瘤化疗与免疫治疗联合应用策略，从而增强了机体抗肿瘤免疫反应，有效地抑制了肿瘤的复发。同年，Yang等构建了以合成的两亲性多肽RADA32（序列为RADARADARADARADA）通过自组装形成的纳米纤维水凝胶，并用该纳米纤维水凝胶成功包覆化疗药物阿霉素（doxorubicin，DOX）和具有抗肿瘤作用的蜂毒肽。通过响应TME，该水凝胶可有效控制释放其负载的药物，调节固有免疫细胞，消耗M2肿瘤相关巨噬细胞，从而实现黑素瘤的化疗与免疫治疗联合应用。2019年，Lv等设计了负载自交联CpG ODN纳米颗粒和光敏剂IR820的聚乙二醇水凝胶，实现光热免疫协同治疗；该水凝胶通过光热杀伤黑素瘤细胞，并诱导被杀伤的黑素瘤细胞释放黑素瘤相关抗原，从而有效地激发特异性抗肿瘤免疫反应。与单独的光热治疗相比，该水凝胶不仅能发挥有效的光热治疗作用清除原发肿瘤，同时也能激活机体全身抗肿瘤免疫响应，可实现更有效的全身协同的黑素瘤治疗。