光触发变形：液态金属纳米“金箍棒”促进药物释放

液态金属因具有独特的物理化学性质，近年来广泛用于微流控、3D打印、软体机器人及可穿戴电子器件等多个领域。北卡罗来纳大学教堂山分校及北卡州立大学联合生物医学工程系顾臻教授课题组将液态金属的应用拓展到药物递送，研发了基于低熔点镓铟合金的液态金属纳米粒子，并开展了靶向载药抗癌的研究^[1]。该团队系统研究了该液态金属的生理毒性，在对小鼠模型的观测中并未发现显著的毒性。

近日，顾臻教授（点击查看介绍）课题组与北卡州立大学化工系的Michael Dickey教授（点击查看介绍）及纺织工程系的高纬教授（点击查看介绍）课题组合作，为液态金属纳米粒子涂覆了碳量子点及抗癌药物，使之具备在光触发条件下发生可控形变以辅助药物逃逸内体（endosome）的功能。及时有效的内体逃逸以及对药物分子的副作用最小化是胞内药物递送的关键。不同于直接利用光热和光动力效应破坏内体膜及溶酶体膜，研究团队以碳量子点为能量“转换器”，将光能转化为局部加热效应和活性氧以驱动液态金属内核由纳米球向一维微米棒发生转变（长径比增长近10倍），伴随该变形过程同时还有金属微结构体积的急剧增大。这一宛似如意金箍棒不断伸长的形貌转化可有效通过机械力“撑破”内体膜，从而促进递送药物的内体逃逸，以增强抗癌药物的杀伤力。

基于其独特的能量转换机制，研究团队研发的这一光驱动内体逃逸技术潜在适用于向细胞内递送对光热以及氧化敏感的药物分子。同时，该技术在进一步研发液态金属基诊疗载体用作生物大分子递送，包括基因编辑工具递送等亦有应用前景。相关研究成果近期发表在美国化学会Nano Letters 上^[2]，文章的第一作者是北卡大学博士研究生陆悦。

[1] 该论文作者为：Yue Lu, Quanyin Hu, Yiliang Lin, Dennis B. Pacardo, Chao Wang, Wujin Sun, Frances S. Ligler, Michael D. Dickey & Zhen Gu

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Transformable liquid-metal nanomedicine

Nat. Commun., 2015, 6, 10066, DOI: 10.1038/ncomms10066

[2] 该论文作者为：Yue Lu, Yiliang Lin, Zhaowei Chen, Quanyin Hu, Yang Liu, Shuangjiang Yu, Wei Gao, Michael D. Dickey, and Zhen Gu

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Enhanced endosomal escape by light-fueled liquid-metal transformer

Nano Lett., 2017, 17, 2138, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04346

导师介绍

顾臻

http://www.x-mol.com/university/faculty/26755

Dickey, Michael

http://www.x-mol.com/university/faculty/40455

高纬

http://www.x-mol.com/university/faculty/40456

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