具有线粒体靶向和一氧化氮释放功能的纳米体系在促进癌细胞凋亡中的应用

Small一氧化氮虽然是一种周知的大气污染物,但其作为生命体内活性物种中的重要一员,在多种生理和病例过程中发挥重要的作用。研究还发现,一氧化氮在生物体内的作用取决于其在特定区域的浓度大小。例如,线粒体中适当浓度的一氧化氮承担着信号传递的功能,而浓度超常时往往导致线粒体的损伤和细胞的凋亡。近来,外源性的一氧化氮被利用作为一种药物来治疗包括癌症、心血管疾病、炎症、呼吸道疾病在内的多种疾病。然而,由于一氧化氮具有很短的半衰期,其在细胞内环境中能够移动的距离短,再加上细胞中大量存在着多种还原性物质,导致大量进入细胞的一氧化氮在发挥其功效之前就已失活。另一方面,线粒体在细胞的生命活动中扮演着多种重要的角色,它不仅是能量代谢的中心,还是调控细胞凋亡的主体。因此,将一氧化氮以一种更直接的方式递送到线粒体有望显著提高基于一氧化氮疗法的效率。

华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室的吴水珠教授、材料学院的曾钫教授及其研究团队以碳点(carbon dot)为基体,分别将线粒体靶向基团和一氧化氮释放基团经共价键接入的纳米体系。该体系在进入HeLa细胞后,能够主要定位于线粒体,并在光照作用下释放一氧化氮,破坏线粒体的结构,进而使细胞凋亡。本研究结果表明,通过实现亚细胞层面的药物定向递送,可以提高活性药物(如一氧化氮)的功效,进一步增强治疗效果。