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新型X射线响应降解介孔硅材料

化疗是临床上最常用的针对癌症的治疗方式之一,但由于化疗药物效果差毒副作用大,给患者和社会带来沉重的负担。利用纳米技术将化疗药物制备成纳米药物,可通过提高肿瘤靶向性和可控药物释放,从而增加治疗效果并降低毒副作用,是实现高效低毒化疗的新希望。


介孔二氧化硅纳米材料具有合成简单、结构可控、化学剪裁性和生物相容性好等优点,是一种具有较好临床应用前景的纳米药物载体系统。科学家们针对肿瘤微环境中微酸、乏氧、高氧化还原等特征,已发展出多种响应肿瘤微环境内源性刺激而降解并可控释药的智能介孔二氧化硅纳米载体。为进一步提高释药的可控性,目前还需开发可响应光、声、电、磁等外源性刺激而降解的介孔二氧化硅纳米药物载体。


近期,苏州医工所董文飞课题组与华南理工大学邵丹研究员和美国哥伦比亚大学梁锦荣院士合作,开发出一种可响应氧化还原双重刺激而降解的二硒桥联介孔硅材料,发现了其可响应X射线而降解的特性。研究人员通过优化制备工艺得到粒径、孔径和硒元素含量适中的二硒桥联介孔硅,用于担载传统化疗药物阿霉素。该纳米药物在低剂量X射线(1 Gy)的辐照下可发生完全骨架崩解并快速释放药物,表明其具备了灵敏且可控的X射线响应性降解能力。

图1. 二硒桥联介孔硅的制备、X射线响应降解和在化疗-免疫治疗中的应用示意图。


为提高纳米药物在肿瘤部位的富集能力,研究人员通过仿生策略将肿瘤细胞膜包覆在药物表面,在提高稳定性的同时延长血液循环时间,并进一步提高了肿瘤靶向性。在细胞和动物模型中,该仿生纳米药物实现了低剂量X射线介导的肿瘤高效化疗,并显著降低了阿霉素的毒副作用。此种治疗策略还可通过诱导肿瘤细胞免疫原型死亡,产生肿瘤特异性免疫反应。与免疫检查点阻断剂(anti-PD-L1)联合使用进一步促进了系统性抗肿瘤免疫反应,在抑制原发灶的肿瘤生长的同时对转移灶肿瘤也取得了较好的治疗作用。基于二硒桥联介孔硅优异的X射线响应降解的特性,其将作为一种极具潜力的药物载体用于X射线介导的化疗、放疗和免疫联合治疗。


这一成果近期发表在Advanced Materials 上,并入选封面论文。第一作者为邵丹研究员、博士生张帆陈方满


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Biomimetic Diselenide-Bridged Mesoporous Organosilica Nanoparticle as an X-Ray-Responsive Biodegradable Carrier for Chemo-Immunotherapy

Dan Shao, Fan Zhang, Fangman Chen, Xiao Zheng, Hanze Hu, Chao Yang, Zhaoxu Tu, Zheng Wang, Zhimin Chang, Junna Lu, Tianyu Li, Yuan Zhang, Li Chen, Kam W. Leong, Wen‐fei Dong

Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202004385


邵丹研究员简介


邵丹,华南理工大学研究员。2015年于吉林大学取得医学博士学位,2016年至2019年在美国美国哥伦比亚大学担任博士后研究员,2019年9月起就职于华南理工大学生命科学研究院。


研究领域是生物活性材料和炎症性疾病诊治,在相关领域发表SCI论文60余篇,其中以第一或通讯作者发表在Sci. Adv., Adv. Mater., Mater. Today., Adv. Sci., ACS Nano, Biomaterials 等国际权威期刊发表SCI论文40余篇,其中2篇(曾)入选ESI高被引论文,6篇入选期刊封面论文,主持国家自然科学基金面上项目等5项基金。


董文飞研究员简介


董文飞,中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员。2004年于德国波兹坦大学取得自然科学博士学位,2013年5月起就职于中科院苏州医工所。


研究领域是生物医学检测和纳米医学,在相关领域发表SCI论文120余篇,其中以通讯作者发表在Adv. Mater., Adv. Sci., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano, Biomaterials等国际权威期刊发表SCI论文60余篇。获授权发明专利16项,主持国家重点研发计划、“重大科学仪器设备开发”重点专项和国家自然科学基金重大研究计划培育项目等10余项基金。


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