[好文章,你推荐!]一种基于纳米金棒的光控响应多功能纳米诊疗系统应用于肿瘤治疗

中国科学院上海硅酸盐研究所的蔡晓军推荐的文章:Mesoporous Silica-Coated Gold Nanorods as a Light-Mediated Multifunctional Theranostic Platform for Cancer Treatment;DOI10.1002/adma.201104714

URLhttp://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/adma.201104714/full

Untitled1纳米金棒在近红外区的表面等离子共振吸收等光学响应功能,针对纳米金棒本身表面积较小,不利于药物的携带,以及纳米金棒在激光照射下容易发生聚集和变形等问题。国家纳米科学中心陈春英和吴晓春等设计了以纳米金棒为核,介孔二氧化硅为壳,形成一种杂化纳米结构Au@SiO2。该结构不但保留了介孔二氧化硅纳米粒子和纳米金棒各自的独特性能,而且实现了激光控制药物释放功能,很好地解决了以上问题。在激光的照射下,Au@SiO2可实现通过激光的功率来进行精确调控其对癌症的化疗模式和化疗/热疗双重模式治疗。

刚进入实验室的时候,导师给我了一个大方向——纳米粒子在生物医药领域中的应用。在文献调研当中,发现了金纳米材料因其可调控的光学响应和较好的生物相容性,在癌症诊疗领域中具有广泛的应用。其中研究较多的是纳米金棒,其可以通过调节长径比等来进行对其在近红外区吸收进行调控,在癌症的成像诊断、治疗领域具有广泛的应用。但是其存在光热稳定性差,作为药物载体携带的药物量少等问题,阻碍了其进一步发展应用。在我本人订阅的Advanced Materials 杂志上(当时是Google Reader),见到了该文章的封面,一开始就被封面吸引住了,然后结合问题想想,这样的纳米结构不是刚好解决了存在的问题?这篇文章在我科研生涯中起到了灯塔般的作用,让我逐渐了走上了科研的轨道,自己也收获了一些科研的初步成果(发表2篇学术论文,申请专利一项)。因此,在此和大家分享一下该研究。第一、以纳米金棒为核,介孔氧化硅为壳,形成核壳结构,由于氧化硅壳层的限制,解决了纳米金棒在光热过程中的变形,同时解决了纳米金棒载药量低等问题。这种策略给科学家提供了一种实现光热治疗和化疗协同治疗肿瘤的可能,如之后的CuSx @SiO2、Au cage@SiO2等研究也证实了该策略的可能。同时,这种策略同样适用于以功能性纳米粒子为核,功能性介孔层为壳(该壳层可作为载体等,实现对光敏剂、药物等装载),构建多功能化的纳米诊疗体系。第二、Au@SiO2作为诊疗系统应用于肿瘤诊疗领域存在问题:介孔层二氧化硅的导热性差等,阻碍纳米金棒光热产生的热量的传递,其使用激光功率密度(24W/cm2)远大于安全功率密度(0.3W/cm2),容易对其健康组织造成损伤,且其光热治疗效率低下。该问题成为了一个研究热点,科学家们提出了各种策略,构建各种结构,实现热疗和化疗协同高效治疗肿瘤。如以空心介孔二氧化硅为核,在其表面形成金层,实现多模式治疗肿瘤。第三、由2D 纳米金棒到3D的Au@SiO2,得到启示。具有功能性的3D结构纳米粒子的构建。例如,将具有光热转换性能的纳米粒子形成3D结构,其本身能实现对肿瘤的光热治疗,加上其3D结构,赋予了其作为药物载体的巨大潜力,如空心硫化铜等。国家纳米科学中心陈春英和吴晓春等人的该项研究,集多种功能于一身,并且存在协调增效作用,对其性质和生物医学应用的研究将获得兼具理论意义和应用价值。这也指示了这种复合型纳米载体是纳米药物的一个重要研究方向,会为个性化治疗等起到很大的发展推动作用。在纳米粒子在生物医药领域中的应用起到了灯塔般的作用,给了科学家很多的启示。每一个研究该领域的科学家,都应该精读该研究成果。此外,该研究中构建的核壳结构这种策略在其它研究领域同样受用。