【纳米】基于硫化氢特异性激活纳米MOF光敏剂调控活性氧释放的光动力学治疗癌症
注：文末有研究团队简介 及本文作者科研思路分析
癌症是当今严重影响人类健康的主要疾病之一。近年来癌症的发病率逐日增长，据世界卫生组织对今后20年全球癌症发展的估计，新患者人数将由目前的每年1000万增加到1500万，因癌症死亡的人数也将由每年600万增至1000万。癌症正在超过心脑血管疾病成为威胁人类生命的头号杀手，因此，癌症的有效诊治已成为人类面临的重大研究难题。近日，山东师范大学的唐波教授团队在肿瘤的可控光动力学治疗研究方面取得重要进展。
图1. 可控单线态氧释放的原理图
目前，光动力学治疗已成为一种重要的微创肿瘤治疗技术。该方法与传统的手术、化疗和放疗等治疗手段相比，具有正常组织损伤小、见效快、不会产生耐药性、可重复治疗、不会抑制人的免疫功能以及副作用小等优点，而高效的光敏剂是提高光动力学治疗效果的关键。目前临床上最为常用的光敏剂为卟啉类光敏剂，但该类光敏剂仍然存在憎水、非特异性定位、易聚集、胞内驻留量少及后修饰困难等缺点，极大地影响临床疗效。为了解决这一难题，该研究基于新颖的纳米金属有机框架材料（MOFs）高效的负载功能，将目前临床上广泛应用的卟啉类光敏剂以桥联配体的形式嵌入MOFs材料中，并利用金属节点的开关功能，首次实现了基于肿瘤微环境中硫化氢信号分子特异性激活纳米金属有机框架的光敏剂，从而实现活细胞内活性氧的可控释放，并达到有效杀死肿瘤细胞的目的，原理如图1所示。
作者首先以锌离子金属化的5,10,15,20-四(4-羧基苯基) 卟啉为桥联配体合成了一种以铜离子为金属节点的三维纳米金属有机框架，用于硫化氢高表达的结肠腺癌HCT116肿瘤模型的活体实验，肿瘤细胞内的硫化氢可以成功将铜离子从MOFs骨架中夺出，同时释放光敏剂配体，该配体在光照条件下释放出单线态氧，从而达到有效杀死肿瘤细胞的目的（图2）。
图2. 基于硫化氢高表达的结肠腺癌HCT116肿瘤模型的光动力学治疗
这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是山东师范大学的青年教师马瑜和硕士研究生李向源，通讯作者为唐波教授。
该论文作者为：Yu Ma, Xiangyuan Li, Aijie Li, Peng Yang, Caiyun Zhang and Bo Tang
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
H2S-Activable MOF Nanoparticle Photosensitizer for Effective Photodynamic Therapy against Cancer with Controllable Singlet-Oxygen Release
Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 13752, DOI: 10.1002/anie.201708005
唐波教授简介
唐波，山东师范大学校长、党委副书记，化学化工与材料科学学院教授、博士生导师， 973计划首席科学家，国家杰出青年科学基金获得者，“万人计划”百千万工程领军人才。
唐波现主要从事分子及纳米荧光探针的合成及其在生物成像中的应用、绿色化工、荧光材料合成及太阳能化学转化与储存等方面的研究工作；在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Anal. Chem.、Biomaterials、Lab Chip、Chem. Commun.、Chem. Eur. J. 等杂志发表SCI论文380余篇，影响因子大于5.0的180余篇，引用达10000余次；目前主持国家自然科学基金重点项目及重大项目课题等多项国家级项目。
http://www.x-mol.com/university/faculty/12175
科研思路分析
Q：这项研究最初是什么目的？
A：光敏剂非特异性杀死肿瘤细胞通常会导致不理想的肿瘤治疗效果以及对正常组织的非预期毒性。寻找一种有效的光敏剂来实现选择性杀死肿瘤细胞已经成为近年来光动力学治疗技术发展的主要关注点之一。基于癌症相关生物分子调控活性氧的可控释放是肿瘤靶向性治疗的重要模式，近年来引起人们的广泛关注。因此，该工作旨在开发一种肿瘤相关的生物分子调控活性氧释放的功能性纳米金属有机框架光敏剂。
Q：该研究有哪些特色与创新之处？
A：该研究基于新颖的纳米金属有机框架材料的高效负载功能，将目前临床上广泛应用的卟啉类光敏剂以桥联配体的形式嵌入MOFs材料中，并利用金属节点的开关功能，首次实现了基于特殊肿瘤微环境中硫化氢信号分子特异性激活纳米金属有机框架的光敏剂，从而实现了细胞内活性氧的可控释放，并达到有效杀死肿瘤细胞的目的。
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