Despite progress, combination therapy of different functional drugs to increase the efficiency of anticancer treatment still remains challenges. An amphiphilic methoxy poly(ethylene glycol)-b-poly(l-glutamic acid)-b-poly(l-lysine) triblock copolymer decorated with deoxycholate (mPEsG-b-PLG-b-PLL/DOCA) was synthesized and developed as a nanovehicle for the co-delivery of anticancer drugs: doxorubicin (DOX) and paclitaxel (PTX). The amphiphilic copolymer spontaneously self-assembled into micellar-type nanoparticles in aqueous solutions and the blank nanoparticles possessed excellent stability. Three different domains of the copolymer performed distinct functions: PEG outer corona provided prolonged circulation, middle biodegradable and hydrophilic PLG shell was designed for DOX loading through electrostatic interactions, and hydrophobic deoxycholate modified PLL served as the container for PTX. In vitro cytotoxicity assays against A549 human lung adenocarcinoma cell line demonstrated that the DOX + PTX co-delivered nanoparticles (Co-NPs) exhibited synergistic effect in inducing cancer cell apoptosis. Ex vivo DOX fluorescence imaging revealed that Co-NPs had highly efficient targeting and accumulation at the implanted site of A549 xenograft tumor in vivo. Co-NPs exhibited significantly higher antitumor efficiency in reducing tumor size compared to free drug combination or single drug-loaded nanoparticles, while no obvious side effects were observed during the treatment, indicating this co-delivery system with different functional antitumor drugs provides the clinical potential in cancer therapy.

Polymeric micelles are extensively used for the delivery of hydrophobic drugs, which, however, suffer from unsatisfactory drug loading, colloidal uniformity, formulation stability, and drug release. Herein, we demonstrate a convenient strategy to prepare micelles with ultrahigh drug loading via the incorporation of polymer-drug coordination interactions. An amphiphilic copolymer containing pendant phenylboronic acid as electron acceptor unit was synthesized, which afforded donor-acceptor coordination with doxorubicin to obtain micelles with ultrahigh drug loading (∼50%), nearly quantitative loading efficiency (>95%), uniform size, and colloidal stability. Besides, the encapsulated drug can be effectively and selectively released in response to the high reactive oxygen species levels in cancer cells, which potentiated the anticancer efficacy and reduced systemic toxicity. Apart from doxorubicin, the current platform could be extended to other drugs with electron-donating groups (e.g., epirubicin and irinotecan), rendering a simple and robust strategy for enabling high drug loading in polymeric micelles and cancer-specific drug release.

Nonsmall cell lung cancer (NSCLC) is the leading cause of cancer-related death worldwide. Herein, we develop a polypeptide-based block ionomer complex formed by anionic methoxy poly(ethylene glycol)-b-poly(L-glutamic acid) (mPEG-b-PLG) and cationic anticancer drug doxorubicin hydrochloride (DOX·HCl) for NSCLC treatment. This complex spontaneously self-assembled into spherical nanoparticles (NPs) in aqueous solutions via electrostatic interaction and hydrophobic stack, with a high loading efficiency (almost 100%) and negative surface charge. DOX·HCl release from the drug-loaded micellar nanoparticles (mPEG-b-PLG-DOX·HCl) was slow at physiological pH, but obviously increased at the acidic pH mimicking the endosomal/lysosomal environment. In vitro cytotoxicity and hemolysis assays demonstrated that the block copolypeptide was cytocompatible and hemocompatible, and the presence of copolypeptide carrier could reduce the hemolysis ratio of DOX·HCl significantly. Cellular uptake and cytotoxicity studies suggested that mPEG-b-PLG-DOX·HCl was taken up by A549 cells via endocytosis, with a slightly slower cellular internalization and lower cytotoxicity compared with free DOX·HCl. The pharmacokinetics study in rats showed that DOX·HCl-loaded micellar NPs significantly prolonged the blood circulation time. Moreover, mPEG-b-PLG-DOX·HCl exhibited enhanced therapeutic efficacy, increased apoptosis in tumor tissues, and reduced systemic toxicity in nude mice bearing A549 lung cancer xenograft compared with free DOX·HCl, which were further confirmed by histological and immunohistochemical analyses. The results demonstrated that mPEG-b-PLG was a promising vector to deliver DOX·HCl into tumors and achieve improved pharmacokinetics, biodistribution and efficacy of DOX·HCl with reduced toxicity. These features strongly supported the interest of developing mPEG-b-PLG-DOX·HCl as a valid therapeutic modality in the therapy of human NSCLC and other solid tumors.

Immunotherapy through the activation of the stimulator of interferon genes (STING) signaling pathway is increasingly recognized for its robust anti-tumor efficacy. However, the effectiveness of STING activation is often compromised by inadequate anti-tumor immunity and a scarcity of primed immune cells in the tumor microenvironment. Herein, we design and fabricate a co-axial 3D-printed scaffold integrating a non-nucleotide STING agonist, SR-717, and an AKT inhibitor, MK-2206, in its respective shell and core layers, to synergistically enhance STING activation, thereby suppressing tumor recurrence and growth. SR-717 initiates the STING activation to enhance the phosphorylation of the factors along the STING pathway, while MK-2206 concurrently inhibits the AKT phosphorylation to facilitate the TBK1 phosphorylation of the STING pathway. The sequential and sustained release of SR-717 and MK-2206 from the scaffold results in a synergistic STING activation, demonstrating substantial anti-tumor efficacy across multiple tumor models. Furthermore, the scaffold promotes the recruitment and enrichment of activated dendritic cells and M1 macrophages, subsequently stimulating anti-tumor T cell activity, thereby amplifying the immunotherapeutic effect. This precise and synergistic activation of STING by the scaffold offers promising potential in tumor immunotherapy.

Systematic administration of small molecular drugs often suffered from the low efficacy and systemic toxicity in cancer therapy. In addition, application of single mode drug usually leads to unsatisfactory therapeutic outcomes. Currently, developing multimodal-drug combination strategy that acts on different pathways without increasing side effects remains great challenge. Here, we developed a hydrogel system that co-delivered glycolysis inhibitor apigenin and chemo-drug gemcitabine to realize combination strategy for combating cancer with minimal systemic toxicity. We demonstrated that this system can not only eliminate tumor cells

On-site or in-sensor biosignal transduction and amplification can offer several benefits such as improved signal quality, reduced redundant data transmission, and enhanced system integration. Ambipolar organic electrochemical transistors (OECTs) are promising for this purpose due to their high transconductance, low operating voltage, biocompatibility, and suitability for miniaturized amplifier design. However, limitations in material performance and stability have hindered their application in biosignal amplification. Here, we propose using high-spin, hydrophilic conjugated polymers and a computational screening approach to address this challenge. We designed a high-spin polymer, namely P(TII-2FT), which exhibits satisfactory, stable, and balanced ambipolar OECT performance. The figure-of-merits achieved by the P(TII-2FT) devices surpass those of the current leading materials by 5 to 20 times, resulting in remarkable voltage gains while maintaining a compact form factor. Based on this amplifier, we have successfully achieved on-site capture and amplification of various electrophysiological signals with greatly enhanced signal quality. Limitations in performance and stability of organic electrochemical transistors hinder their application in biosignal amplification. Here, the authors show that high-spin, hydrophilic conjugated polymers exhibit ambipolar charge transport properties and can capture and amplify diverse electrophysiological signals.