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刘惠玉传授课题组在光热/光动力医治乏氧肿瘤方面获得紧张停顿

克日,我校刘惠玉传授团队和中国迷信院化学研讨所黄志军博士协作,开辟了一种具有光动力、过氧化氢催化剖析才能以及可降解功能的一维孔构造的纳米钯片(H-Pd NSs),该H-Pd NSs在近红外光激起下可以完成光热/光动力协同医治肿瘤。别的,由于一维孔构造的构建,H-Pd NSs亦可以高效催化过氧化氢剖析发生少量氧气,克制肿瘤乏氧,加强光动力医治结果,并在生理介质中疾速降解。相干效果发布于J. Am. Chem. Soc.(DOI: 10.1021/jacs.9b12929)。本文第一著作人是北京化工大先生命学院硕士研讨生李闪闪、顾凯和国度纳米中央王会博士,刘惠玉传授和黄志军博士为本文的通讯著作人,国度纳米中央施兴华研讨员团队在实际盘算方面提供了紧张协助。

双光疗(光热/光动力医治,PTT/PDT)功用性纳米诊剂相比于单一的光热剂或光敏剂,由于其愈加抱负的医治结果,在癌症医治范畴失掉普遍的存眷。但是,乏氧是肿瘤微情况的紧张特性之一,PDT疗效受限于肿瘤的乏氧微情况,而且继续的氧气消耗会进一步招致血管毁伤减速肿瘤分散好转。别的,大局部已报道的双光疗纳米诊剂是由两个或多个功用性单体整合而成,构造庞大、分解繁琐,因而,开辟可改正肿瘤乏氧微情况的单组分双光疗纳米诊剂是一项技能困难。为此,刘惠玉传授团队应用氧化刻蚀战略,在钯纳米片(Pd NSs)外表构建少量一维孔构造,开辟了具有光动力功能的生物可降解的多孔钯纳米片(H-Pd NSs)。该生物资料具有如下特征:1)具有较高的光热转换服从,且在近红外光触发下,H-Pd NSs可以高效敏化氧气天生单线态氧,完成单组分双光疗诊剂的乐成构建;2)一维孔构造的构建使H-Pd NSs表露出少量活性Pd(100)晶面,催化过氧化氢剖析发生少量氧气,可高效调理肿瘤乏氧微情况;3)Pd NSs的体内降解举动利于其将来向临床转化。

图1. 具有光热光动力功用单组分可降解特性的H-Pd NSs用于癌症医治的表示图

体外和体内研讨标明,H-Pd NSs体现出优秀的光热波动性、生物相容性和肿瘤特异性积蓄。在近红外光激起下,可以完成PTT/PDT协同医治,高效地克制肿瘤生长。这项任务提醒了活性晶面与光动力功能之间的干系,为多功用单组分金属基纳米诊剂的设计与构建提供了参考。

图2. H-Pd NSs的制备以及形貌表征

要点:H-Pd NSs是一种制备工艺复杂、可控、粒径均一的纳米片层构造,外表具有少量有序一维孔构造,其最大表露晶面为Pd(111)晶面,厚度为2.1 nm左右。

图3. H-Pd NSs外表一维孔构造构成机理探求

要点:纳米片外表Pd原子被氧化成PdO分子,并在溶液中溶解从纳米片外表撤除。当溴离子参加,优先吸附在Pd(100)晶面,肯定水平上制止了外表Pd原子的氧化进程。在外表Pd原子迟缓蚀刻后,高活性晶面,如Pd(100)和Pd(110)晶面表露在氧化剂中,刻蚀速率添加。同时,溴离子的选择性联合维护了Pd(100)晶面,招致了对角(110)偏向的各向异性刻蚀,终极在纳米钯片中构成了具有Pd(100)活性晶面的一维孔构造。

图4. H-Pd NSs光热、光动力以及催化功能的表征

要点:相比于Pd NSs(30.9%),H-Pd NSs具有更高的光热转化服从(35.1%)。在近红外光激起下H-Pd NSs可以高效敏化氧气天生单线态氧,其催化过氧化氢剖析成氧气的才能,进一步加强了其光动力结果。经过模仿盘算证明其光动力功能与活性Pd(100)晶面表露相干。

图5. H-Pd NSs以及Pd NSs在体外模仿生理条件下的降解举动

要点:与Pd NSs相比,在模仿体液和模仿溶酶体液中,表露更多Pd(100)晶面的H-Pd NSs降解速率更快。

 
图6. 验证H-Pd NSs细胞程度PTT/PDT协同医治结果

要点:H-Pd NSs可以高效地被4T1细胞内化,并体现出绝对精良的生物平安性。经近红外光照射,可以无效地完成PTT/PDT协同医治。

图7. 验证H-Pd NSs在4T1模子中的抗肿瘤结果

要点:H-Pd NSs无效在小鼠肿瘤部位积聚并克制肿瘤乏氧。在4T1皮下瘤模子中完成了99.7%的肿瘤克制率和体内降解。

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,参加“软物质迷信与工程高精尖创新中央”与“无机无机复合资料国度重点实行室”。临时从事纳米生物资料的分解,在光控肿瘤医治偏向获得了紧张停顿。先后掌管5项国度天然迷信基金。在Angew. Chem. Int. Ed.,Adv. Mater.,ACS Nano等国际期刊发布论文80余篇,援用4800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://dx.doi.org/10.1021/jacs.9b12929

刘惠玉课题组网页:http://www.liuhuiyugroup.com