多功能鈀納米片在腫瘤光熱光動力治療領域獲新進展

Time: 2020-10-27  admin    

        近日,生物醫用材料bbin宝盈集团劉惠玉研究團隊和中國科學院化學研究所黃志軍博士合作開發了一種具有光動力、過氧化氫催化分解能力以及可降解性能的一維孔結構的納米鈀片(H-Pd NSs),該H-Pd NSs在近紅外光激發下能夠實現光熱/光動力協同治療腫瘤。此外,由於一維孔結構的構建,H-Pd NSs亦能夠高效催化過氧化氫分解產生大量氧氣,克服腫瘤乏氧,增強光動力治療效果,並在生理介質中快速降解。

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△圖1.H-Pd NSs用於癌症治療的示意圖

        雙光療(光熱/光動力治療,PTT/PDT)功能性納米診劑相比於單一的光熱劑或光敏劑,由於其更加理想的治療效果,在癌症治療領域得到廣泛的關注。然而,乏氧是腫瘤微環境的重要特徵之一,PDT療效受限於腫瘤的乏氧微環境,並且持續的氧氣損耗會進一步導致血管損傷加速腫瘤擴散惡化。此外,大部分已報道的雙光療納米診劑是由兩個或多個功能性單體整合而成,結構複雜、合成繁瑣,因此,開發可糾正腫瘤乏氧微環境的單組分雙光療納米診劑是一項技術難題。

        為此,劉惠玉教授團隊利用氧化刻蝕策略,在鈀納米片(Pd NSs)表面構建大量一維孔結構,開發了具有光動力性能的生物可降解的多孔鈀納米片(H-Pd NSs)。

        該生物材料具有如下特色:ⅰ)具有較高的光熱轉換效率,且在近紅外光觸發下,H-Pd NSs能夠高效敏化氧氣生成單線態氧,實現單組分雙光療診劑的成功構建;

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△圖2.H-Pd NSs的製備以及形貌表征

        ⅰⅰ)一維孔結構的構建使H-Pd NSs暴露出大量活性Pd(100)晶面,催化過氧化氫分解產生大量氧氣,可高效調節腫瘤乏氧微環境;

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△圖3.H-Pd NSs光熱、光動力以及催化性能的表征

        ⅲ)Pd NSs的體內降解行為利於其未來向臨床轉化。

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△圖4.H-Pd NSs以及Pd NSs在體外模擬生理條件下的降解行為

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△圖5.驗證H-Pd NSs在4T1模型中的抗腫瘤效果

        相關成果發表於J. Am. Chem. Soc.(DOI: 10.1021/jacs.9b12929)。該項研究揭示了活性晶面與光動力性能之間的關係,為多功能單組分金屬基納米診劑的設計與構建提供了參考,將為發展乏氧腫瘤的光熱光動力治療策略提供新思路。


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