东华大学朱利民教授团队：前药封孔的生物可降解介孔纳米诊疗剂用于多模态成像引导的肿瘤协同治疗

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纳米技术在肿瘤治疗中的应用已成为材料学和生物医学的热点领域。通过对纳米材料的理性设计和合成，将目前临床上诊断和治疗两个分离的过程/功能集成于一个纳米载体，即构成了诊疗一体化纳米平台，具有重要的研究意义和临床应用前景。在肿瘤诊疗一体化中，多功能且生物安全的纳米诊疗剂的开发是关键。同时，如何采用简单、绿色的方法，将多种功能汇集组装到一个纳米颗粒上，且不影响纳米颗粒的体内代谢过程，仍具有很大的挑战。

介孔二氧化硅纳米材料由于其安全、低毒，具有较高的比表面积、较大的孔径和孔容，且表面易于修饰等特点，以该纳米材料作为载药体系的研究已逐渐进入了生物医药领域。相对而言，无机纳米材料具有高的化学/生理稳定性和多功能性，但其生物相容性和生物降解性被认为相对较低，仍在讨论之中。有机/无机杂化材料纳米系统的策略有望结合传统有机和无机纳米载体的优势，相应克服其各自的缺点，为临床转换提供了巨大的希望。

朱利民教授课题组多年从事生物医学纳米材料的设计和应用相关领域的研究工作。其中，课题组博士生吴建荣近些年来开发了多种新型的基于介孔有机氧化硅等多功能肿瘤诊疗材料，取得了一系列高水平的研究成果。研究工作分别发表在ACS Appl. Mater. Interfaces (ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 42115)、Chemical Engineering Journal (Chem. Eng. J. 342, 2018, 90)和Journal of Biomedical Nanotechnology (J. Biomed. Nanotechnol. 2019, 10.1166/jbn.2019.2729)等国际著名期刊上。

基于以上研究基础，朱利民教授团队根据“化学同源性”机制，合成二硫键掺杂的小粒径有机­无机杂化中空介孔有机硅纳米胶囊(HMONs)。利用HMONs巨大的空腔，将全氟戊烷(PFP)与近红外染料(ICG)同时负载其中。同时，设计了一种还原敏感的紫杉醇前药作为封孔剂，不仅可以防止其在血液循环中发生突释和液体泄漏，而且化疗药物自封孔的策略有效地避免了其他封孔剂不可预知的毒性问题。当纳米诊疗剂到达肿瘤细胞内，肿瘤高浓度的GSH使得前药封孔剂在硅纳米粒子表面分开并释放出游离的紫杉醇药物实现化疗。在近红外光的作用下，通过负载其中的ICG，可以将近红外光能转化为热能，实现热、化疗的协同作用。同时，PFP发生液-气相变产生气泡，进一步形成微米级气泡而实现超声成像。值得一提的是，由于二硫键的掺杂，形成的HMONs可以在与肿瘤组织的还原微环境发生响应性生物降解，具有很好的生物相容性和生物安全性。最终，该纳米诊疗剂可以实现光声、超声和红外热成像等多模态成像以及光热治疗和化疗联合治疗。同时，该纳米诊疗剂具有良好的生物相容性，因此具有潜在的临床转化应用前景。

图1. ICG/PFP@HMOP-PEG多功能诊疗纳米平台合成及诊疗一体化应用。

相关成果发表在《Advanced Science》上，东华大学化学化工与生物工程学院吴建荣博士为该论文的第一作者，通讯作者为东华大学朱利民教授以及南京医科大学附属南京市妇幼保健院唐冉冉博士。

上述工作得到国家自然科学基金(81702831)以及上海市科委项目(16410723700)的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/advs.201802001

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