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刘惠玉传授课题组在超声参与肿瘤医治方面获得紧张停顿

克日,刘惠玉传授团队和中国人民束缚军总医院301医院刘凤永传授协作,开辟了一种金属无机框架衍生的具有自产氧才能的双层中空硅酸锰纳米颗粒(DHMS)用于癌症医治。DHMS中Mn元素的存在不只在超声作用下有利于电子和空穴的别离,发生少量的活性氧,还可无效催化过氧化氢剖析发生氧气来改进肿瘤乏氧,在超声成像和核磁共振成像的引导下完成了加强的声动力医治结果。相干效果发布于Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.202004894)。本文第一著作人是北京化工大先生命学院博士研讨生潘雪婷和王伟伟博士,刘惠玉传授和刘凤永传授为本文的通讯著作人,中国迷信院化学研讨所黄志军博士在声动力机制方面提供了紧张协助。

比年来,声动力医治(SDT)作为一种新兴的非侵入性癌症医治手腕开展敏捷。但是,肿瘤中的乏氧情况极大的限定了具有氧气依赖性特性的SDT抗癌服从,别的,SDT进程中氧气的耗费会进一步减轻肿瘤的生长和转移。现在,有两种次要战略可进步SDT中肿瘤地区的氧气含量。一种是运用载体将氧气分子间接递送至肿瘤部位以添加氧气浓度,另一种是运用可催化过氧化氢剖析的纳米资料与声敏剂联合以完成原位氧气天生。但是,现在已报道声敏剂广泛存在制备庞大,易泄漏,本钱高和不波动等缺陷,制约了实在际使用。针对以上困难,研讨团队以金属无机框架ZIF-8为模板原位生长Mn2+,开辟了具有肿瘤部位自产氧功能的双层中空硅酸锰纳米颗粒(DHMS)。该生物资料具有以下特征:1)在超声波辐射下,DHMS可经过介孔中空构造加强空化作用来进步活性氧的产率,而且Mn元素的存在有利于电子和空穴的别离;2)DHMS具有高效催化肿瘤内过氧化氢剖析发生氧气的才能,可以改进肿瘤乏氧以进步SDT的服从;3)DHMS具有精彩的超声成像和核磁共振成像才能,可用于多模态成像引导的癌症医治。


图1. 具有高效活性氧发生才能的DHMS用于多模态成像引导的癌症医治的表示图

体外和体内研讨标明,DHMS体现出高效的声动力功能和产氧才能,DHMS介导的声动力医治具有精良的生物平安性以及较高的肿瘤克制结果。这项任务对用于肿瘤乏氧医治的具有高活性氧发生才能的多功用声敏剂的复杂构建具有自创作用。

图2. DHMS的制备以及形貌表征

要点:DHMS是一种以金属无机框架为模板,制备复杂的双层中空硅酸锰纳米颗粒,其具有高的比外表积和孔构造。


图3. DHMS体外声动力功能以及机制探求

要点:DHMS的单线态氧天生程度在超声作用下进步了339.3%,羟基自在基产量也失掉分明加强。别的,与不含锰元素的中空硅纳米颗粒相比,DHMS的单线态氧天生服从进步了59.5%。DHMS不只可以经过加强的空化作用来进步活性氧的产率,并且存在的Mn可以被空穴局部氧化,从而促进了电子和空穴的别离以发生少量的活性氧。


图4. DHMS在细胞程度的SDT结果

要点:DHMS体现出绝对精良的生物平安性。在超声照射下,可以在胞内无效发生活性氧完成声动力医治。


图5. DHMS产氧及成像功能研讨

要点:DHMS可以无效催化过氧化氢剖析天生氧气,而且在体表里体现出精良的超声成像和核磁共振成像才能。


图6. DHMS在4T1肿瘤模子中的SDT结果

要点:DHMS可以无效积聚在小鼠肿瘤部位并在超声照射下完成了92.0%的肿瘤克制服从。一切植物实行均经中国人民束缚军总医院植物伦理委员会同意。

刘惠玉传授,澳门皇冠博士生导师,国度良好青年迷信基金取得者。2007年取得中国迷信院理化技能研讨所博士学位,结业后留所任务。2015年被聘为北京化工大先生命学院传授。临时从事纳米生物资料的分解,在光/声控肿瘤医治偏向获得了紧张停顿。在Angew. Chem. Int. Ed.,Adv. Mater.,ACS Nano等国际期刊发布论文80余篇,援用5000余次,当期1% ESI高被引论文7篇,H因子33。兼任SCI期刊Journal of Nanoscience and Nanotechnology专刊客座编辑,生归天工青年任务委员会委员,中国生物医学工程学会青年委员会委员,北京粉体技能协会第二届理事会理事,北京生物医学工程学会构造工程专业委员会委员,纳米毒理委员会青年委员,中国医药生物技能协会纳米生物技能分会常务委员。曾获中国迷信院卢嘉锡青年人才奖,中国迷信院“青年创新促进会”首届良好会员,北京市科技新星等荣誉称呼。


论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202004894

刘惠玉课题组网页:http://www.liuhuiyugroup.com