ACS Nano:配位驅動增強納米藥物腫瘤放射治療


配位驅動的表面修飾具有高的生物穩定性、明確的反應機理、配體的多樣性等優點,在納米藥物的靶向設計中具有重要意義。暨南大學化學與材料學院/附屬第一醫院陳填烽教授團隊一直致力于納米放療增敏劑的化學設計及腫瘤診療應用研究。近日,該團隊研發了一種由銥配合物修飾的黑磷納米體系,可通過配位驅動的表面修飾改善半導體納米材料的放療活性。此項研究成果發表在納米領域重要期刊ACS Nano (IF =?14.588)上。暨南大學附屬第一醫院(華僑醫院)博士后研究員陳樑和暨南大學陳曉丹副教授為文章的共同第一作者。

圖1、本研究設計思路:配位修飾納米體系RGD-Ir@BP的設計及其放療增敏作用機理。

腫瘤治療已經成為當前醫學領域所面臨的一個重大挑戰。而納米技術的迅速發展為實現腫瘤的早期診斷和有效治療提供了契機。其中,配位驅動的表面修飾具有高的生物穩定性、明確的反應機理、配體的多樣性等優點,在納米藥物的靶向設計中具有重要意義。近年來,黑磷(Black?Phosphorus, BP)作為單質磷中最穩定的同素異形體具有大的比表面積、生物降解性、可調節的禁帶寬度等優點,在光電、能源、電池以及催化等領域應用廣泛。經不同波長的激發光照射后,黑磷可以增加體系中活性氧的生成,如550nm下促進三線態氧到單線態氧的轉化,而450nm時促進羥基自由基產生。本課題在前期研究中發現黑磷在低劑量X射線照射下可以產生大量的單線態氧,具有一定的放療增敏潛力。

為了解決上述問題,暨南大學陳填烽教授團隊制備了一種由配位驅動修飾的黑磷納米材料(RGD-Ir@BP)用于腫瘤放療增敏。這種放療增敏劑具有更好的光電性能,其光觸發電流提高到0.06 nA,放療活性提高了近十倍,安全指數大大提高,這種配位驅動的表面修飾為改善半導體材料的放療活性提供了新的思路(圖1)。銥配合物自身不具有放療增敏能力,但通過配位鍵結合到黑磷表面可以降低其禁帶寬度,提高其阻抗、光觸發電流以及載流子動力學,最終提高X射線引起的活性氧產生,實現更高效的腫瘤放射治療(圖2)。而且,銥配合物還可以與RGD腫瘤靶向多肽共價結合,提高納米體系對腫瘤細胞的選擇性??梢?,配位修飾的策略是改善黑磷等半導體材料其放療增敏能力的理想方法。

2、黑磷納米藥物的放療增敏機制。(a)(b)(c) RGD-Ir@BP在放療作用下的EPR光譜。(d) RGD-Ir@BP在放療下的活性氧產率。(e) 銥配合物修飾后RGD-Ir@BP的禁帶寬度變化。(f) 銥配合物修飾后RGD-Ir@BP的阻抗變化。?(g) 銥配合物修飾后RGD-Ir@BP的光電流變化。?(h)(i)(j)(k) 銥配合物修飾后RGD-Ir@BP的瞬態吸收光譜變化。?(l) RGD-Ir@BP的放療增敏機理。

該設計策略為通過配位驅動的表面修飾改善半導體納米材料的放療活性提供了新的思路。

論文信息:Leung?Chan#, Xiaodan Chen#, Pan Gao, Jun Xie, Zhongyang Zhang, Jianfu Zhao, Tianfeng Chen*. ACS Nano, 2021,?15, 3047-3060.

論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c09454?

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