Advanced Functional Materials: “一石多鸟” ——介孔MnO2包覆的稀土上转换纳米平台用于肿瘤诊疗

作为目前世界上仍未完全攻克的疾病,恶性肿瘤在近些年已经成为人类致死的首要病因,也因此一直是生物医药领域内的研究热点。肿瘤微环境(TME)具有乏氧特性,因此O2依赖的光动力疗法(PDT)和传统的化疗的对其疗效都相当有限。

PDT的一般机理为:在光子的辐射下,光敏剂和O2相互作用产生细胞毒性的活性氧(ROS),对蛋白质或DNA造成不可逆损害,最终引起肿瘤细胞的死亡。然而,在PDT广泛应用之前,还有几个关键挑战丞待解决:(1)通常使用的光敏剂的激发光为紫外(UV) 或可见(VIS)光,然而二者生物组织穿透能力较差且对正常细胞易造成损伤;(2)O2依赖的特性也大大限制了PDT对乏氧肿瘤的抑制效果;(3)PDT对O2的消耗会进一步加剧肿瘤乏氧,降低PDT效率甚至使肿瘤恶化; (4)在肿瘤内过度表达的GSH可以快速消耗PDT过程产生的ROS,因而大大削弱PDT效力。

哈尔滨工程大学材化学院杨飘萍课题组与中科院长春应化所林君课题组基于稀土上转换纳米粒子(UNCPs),红光光敏剂二氢仆吩e6 (Ce6)和介孔MnO2(mMnO2)壳的成功结合,对以上问题实现了全部解决:(1)以Er3+作为发光中心的核-壳UCNPs可高效地将生物组织穿透强的980 nm光子转化为绿光,进而激发Ce6;(2)TME特有的低pH值可诱导mMnO2的降解,而且含量较高的谷胱甘肽和过氧化氢也可与mMnO2反应而加速其降解,且以O2为反应产物,“一石多鸟”,解决了上述(2)-(4)的问题。此外,制备的纳米体系还有如下优势:(3)上述反应过程同时释放顺磁性的Mn2+离子,可实现TME响应的核磁共振成像(MRI); (4)UCNPs(NaGdF4:Yb,[email protected]4:Yb)赋予纳米体系额外的MRI,上转换荧光(UCL)和X射线衰减(CT造影)功能;(5)mMnO2赋予纳米载体高效的化疗药物负载能力,且实现了TME降解诱导的精准快速的药物释放。值得一提的是,Mn是人体内参与新陈代谢的必需元素,因此mMnO2包覆的纳米载体具有非常高的生物安全性。总而言之,在“上转换光动力纳米粒子”上包覆mMnO2可轻易实现TME“自我提高”的多模式诊疗。

研究者相信,这个关于mMnO2包覆 “上转换光动力纳米粒子”应用于TME响应的多模式诊疗的报道,会为制备多功能纳米平台实现恶性肿瘤高效诊疗提供良好的范例。相关论文在线发表在Advanced Functional Materials上,并于当期Hot Topic: Mesoporous Materials作了介绍。请点击链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201803804 查看原文。

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