介孔竹炭纳米颗粒作为一种新型近红外光响应的药物载体在热疗/化疗协同治疗以及光声成像的应用

最近,近红外光热响应的纳米药物递送系统引起了人们的广泛关注。一方面,这类纳米载体可以将光能转换成热能,促进其负载的药物释放,实现定时,定位,定量的可控释药,促进药物疗效,降低毒副作用。另一方面,其产生的光热效应可以和化疗产生协同作用,实现热疗/化疗协同治疗,提高治疗效果. 在众多纳米材料当中,碳纳米材料(碳纳米管,石墨烯以及其衍生物)具有非常大的比表面积,稳定的化学性能,以及高的光热转化效率,被广泛应用在药物负载以及肿瘤热疗领域。但是由于这些人造碳材料合成过程复杂,成本较高,并且在合成过程中往往会引进有毒的化学成分,极大限制了它们在生物医学中的应用。

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中国科学院高能物理研究所赵宇亮研究员及其团队利用生物相容性好且价格低廉的天然多孔碳材料-竹炭作为原料,通过简单的物理破碎方法得到了竹炭纳米颗粒。这些纳米粒子具有较大的比表面积(>300 m2g-1),较好的光热转换效率(>29%)及高效的药物负载率(>40%)。利用竹炭纳米粒子作为纳米药物递送系统成功实现了化疗药物阿霉素的近红外光控释放和热疗/化疗的协同治疗。更为重要的是,由于竹炭纳米颗粒产生的光热效应及其良好的生物相容性,可以增加纳米药物的被摄取量,降低肿瘤细胞的外排作用,从而逆转肿瘤细胞的耐药性,大大提高化疗药物治疗效果,为克服恶性肿瘤的耐药性提供了新的思路。此外,竹炭纳米颗粒在近红外区域的强烈吸收使其具有光声信号,所以竹炭纳米颗粒在负载药物实现治疗作用同时亦能作为光声成像的对比剂,有望作为新一代的诊疗一体化纳米药物应用于肿瘤的诊断和治疗。相关研究成果发表在 Advanced Healthcare Materials (DOI: 10.1002/adhm.201600287)上。