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长春应化所张洪杰院士ACS Nano: “一体化”纳米活性剂——增强活性氧生成和调节肿瘤微环境能有效的消灭肿瘤

编译者:冯瑞华发布时间:May 21, 2018点击量:2948 来源栏目:成员单位动态

活性氧(ROS),包括羟基自由基(.OH)、超氧阴离子(.O2-)和单线态氧(O2.),它们可以诱导细胞坏死或凋亡,因此被视为一种良好的癌症治疗试剂。光动力治疗(PDT)作为一种ROS介导的癌症治疗方法,相比于其他常规治疗方法有许多优点,例如侵袭性小、副作用低、选择性高等。然而,由于传统的有机光敏剂的稳定性、溶解性、负载能力较差,以及较早地从载体上释放,PDT的进一步临床应用受到了严重的阻碍。最近,一些半导体和光催化剂因具有高的光稳定性、良好的生物相容性、广泛的光响应范围(从紫外光到可见光)等优点被认为可以作为有机光敏剂潜在的替代者。但是,PDT在本质上是严重依赖于O2,而肿瘤微环境(TME)是乏氧的,如何提高氧气含量,改善PDT的治疗效果,显得尤为重要。

成果简介

近日,中国科学院长春应化所的张洪杰院士、王樱蕙副研究员和吉林大学第二医院的刘建华副主任医师(共同通讯作者)等报道了生物相容性的铁酸铜团簇(CFNs),其可以在650 nm激光照射下通过直接电子转移和光增强的Fenton反应增强ROS的产生,在808 nm激光照射下具有较好光热效果,二者的协同作用可以消融小鼠的肿瘤。更为重要的是,CFNs可以利用Fenton反应产生氧气生成并消耗谷胱甘肽(GSH),从而减轻肿瘤的乏氧和抗氧化能力,实现光增强的CDT和PDT。CFNs具有高的横向弛豫率(468.06 mM-1s-1)使得其可以作为出色的MRI造影剂。这一系列的性能使得这种“一体化”纳米试剂具有PDT、光增强的CDT、光热疗法和MRI成像、以及调节肿瘤微环境的功能,在癌症治疗中具有潜在的应用潜力。研究成果以题为“All-in-One Theranostic Nanoagent with Enhanced Reactive Oxygen Species Generation and Modulating Tumor Eradication”发表在国际著名期刊ACS Nano上。

通过一步水热法合成了集MRI成像、CDT、PDT和PTT多种功能于一体的纳米材料CFNs。作为一种有效的光敏剂,在650 nm激光照射下,CFNs可以将O2转化成.O2-用于PDT治疗。更重要的是,在650 nm激光照射下,Fenton反应可以显著增强,从而增强了CDT效应。并且,CFNs可以通过催化H2O2产生O2并消耗谷胱甘肽(GSH),从而缓解肿瘤缺氧和抗氧化能力,进一步提高光增强CDT和PDT的效率。同时,CFNs具有很好的光热转换性能。这种“一体化”的纳米材料将光增强的CDT、PDT、PTT和MRI成像功能与肿瘤微环境(TME)调制能力结合起来,体现了“一体化”的概念,在癌症治疗研究中具有巨大的潜力。

文献链接:All-in-One Theranostic Nanoagent with Enhanced Reactive Oxygen SpeciesGeneration and Modulating Tumor Eradication(ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.8b01893)

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