新型稀土上转换纳米诊疗剂在肿瘤多模式协同治疗中的研究进展

近年来,纳米生物医学已成为生物学、医学、材料学等多学科综合交叉领域的前沿和热点,其中,诊疗纳米医学(Theranostic nanomedicine)是纳米生物医学研究领域中一个新兴的重要分支。这种以多功能纳米结构材料(简称,纳米诊疗剂)构建的医学疾病诊断和原位治疗于一体的新技术,将为人类重大疾病(如癌症)的高效诊治提供一个集早期实时监测、定位诊断与个性化干预于一体的多功能平台。稀土离子掺杂的上转换发光纳米材料(UCNPs)作为新一代发光探针,有望取代传统的有机荧光素和荧光量子点,实现高质量的发光成像。此外,通过化学组成调控、微结构设计及表面修饰改性,UCNPs有望发展成为新一代的多功能稀土上转换纳米诊疗剂,实现肿瘤多模态影像精准诊断及精准影像介导下的高效协同治疗等多重目的。

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近几年来,华东师范大学步文博教授课题组在新型多功能稀土上转换纳米诊疗剂的结构设计及其生物医学应用方面取得了一系列原创性研究成果,受到了国内外同行的广泛关注,并应邀撰写了题为“On The Latest Three-Stage Development of UCNP-Based Nanomedicines”的综述论文,系统地总结了最近五年来稀土上转换纳米诊疗剂在肿瘤多模式协同治疗中的“三阶段”式的应用进展。第一阶段主要是优化和提高临床上每种单一治疗模式的效果,即分别通过光控药物释放、掺杂重金属原子、UCNP与光敏剂之间的荧光共振能量转移等技术手段,显著提高了化疗、放疗、光动力学治疗的疗效;第二阶段主要是实现多模式协同治疗,即通过表面靶向配体修饰和多种药物分子的共装载,实现双模式协同治疗(化疗-光动力学治疗,化疗-放疗),三模式协同治疗(化疗-放疗-光动力学治疗)以及细胞核靶向多模式协同治疗等;第三阶段主要是用于乏氧肿瘤的高效治疗技术,发展了四种用于高效治疗乏氧肿瘤的新策略:生物还原性化疗(利用生物还原性药物选择性杀死乏氧细胞),I型光动力学治疗(利用水分子增强治疗,不依赖于氧气),气体分子增强型治疗(利用气体分子增强放疗和光动力学治疗对乏氧肿瘤的疗效),光热治疗(利用组织升温高效杀死乏氧细胞)。该综述论文加深了研究工作者对新型稀土上转换纳米诊疗剂的理解和认识,同时对高性能纳米诊疗剂的设计与制备具有重要的指导意义。

相关论文在线发表于Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201505678)上, 并入选Front Cover,有望为拓展临床某些重大疾病的多模态影像介导下的高效原位治疗等新型医疗技术提供借鉴性研究思路。