新型纳米诊疗体系，具备良好的生物相容性、高载药量和可控释放能力、固有的成像诊断性能和显著治疗效果在抗肿瘤治疗领域发挥着重要的作用。此外，随着诊疗纳米医学的快速发展，光学治疗作为一种潜在的抗癌治疗技术，因其安全性、微创性、高效性而受到广泛关注。 鉴于此，哈尔滨工程大学冯莉莉副教授在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上发表了题目为“Near-Infrared Upconversion Mesoporous Tin Dioxide Theranostic Nanocapsules for Synergetic Cancer Chem-ophototherapy”的文章（DOI：10.1021/acsami.1c23174）。该项研究构建了一种新型“一体化”多功能纳米胶囊，可控的药物释放协同光学治疗能有效增强肿瘤细胞死亡，并具备多模式成像性能，有望激发强有力的成像制导和实时监测的抗肿瘤协同治疗效应（图一）。
图一. 新型多功能上转化介孔二氧化锡纳米诊疗体系的构建及治疗策略该研究中，通过水热沉积法在上转换纳米粒子（UCNPs）表面形成超小二氧化锡（SnO2）组装的介孔壳层，利用介孔孔道包裹抗肿瘤药物盐酸阿霉素（DOX），进一步修饰牛血清白蛋白（BSA）提供材料的生物相容性，形成一体化多功能纳米胶囊（UCNPs@SnO2-DOX/BSA）。该纳米胶囊具有明显的介孔结构，孔尺寸大约为7.3 nm，由于介孔壳层是有超小的二氧化锡堆叠而成的。通过元素映射照片和EDS能谱证实了核壳结构介孔纳米胶囊的成功合成。
图二.（a）UCNPs, (b) UNPs@mSiO2, (c) UCNPs@SnO2, (d) UCNPs@SnO2-DOX/BSA. (e) HAADF-STEM成像和EDS元素映射图像，（f）EDS 能谱图，（g）XPS谱图，（h）Sn 3d的XPS高分辨谱图二氧化锡是一种新型的半导体材料，由于具有良好的透光率、低电阻率、稳定的物理化学性能被广泛的应用于气体传感器、透明导电薄膜、光催化和光电子器件等领域。此外，锡作为人体的微量元素之一，具有与碘海醇相似的X-射线衰减共轭系数，期望能够应用与计算机断层扫描成像。因此，我们进一步评估了所制备纳米胶囊的成像性能。结果显示，该纳米胶囊可以作为造影剂用于CT和MRI成像，用于成像制导的抗肿瘤协同治疗。
图三. （a-c）纳米胶囊的体外和体内CT成像效果，（d, e）纳米胶囊的MRI成像性能在近红外光照射下，通过荧光共振能量转移效应UCNPs发射的紫外-可见光能够有效激发介孔SnO2壳层产生反应活性氧用于光动力治疗和Nd3+-掺杂的UCNPs能产生显著的光热效果。在近红外光及肿瘤微环境pH条件下，药物能实现可控释放。协同化学光治疗显著抑制了肿瘤增长，对主要器官没有明显的系统毒性，该纳米胶囊在成像指导的肿瘤治疗方面展现了潜在的应用前景。相关研究成果对实现具有功能性纳米生物材料的设计制备，及其在肿瘤治疗等医学领域内的应用具有重要的指导意义。
本文第一作者是来自哈尔滨工程大学的博士研究生杨璐，通讯作者是哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院冯莉莉副教授。本文获得国家自然科学基金、中国博士后科学基金面上项目、黑龙江省博士后面上项目、山东省自然科学基金和中央高校基础研究基金等支持。论文信息
Near-Infrared Upconversion Mesoporous Tin Dioxide Theranostic Nanocapsules for Synergetic Cancer Chemophototherapy. ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, DOI: 10.1021/acsami.1c23174
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