MBL实验室在分子成像和癌症靶向治疗领域取得突破性进展(图文)

光声（PA）成像作为一种非侵入性成像技术，是组织或造影剂通过脉冲激光照射产生的热膨胀引起的声学信号。与传统的荧光或生物发光成像技术相比，PA成像能够显著改善体内成像深度和空间分辨率。张晓兵教授研究团队基于肿瘤微环境中较高水平的NO和低pH值的特性，设计合成了一种双激活纳米探针，在NO和酸共激活下，该纳米探针的光声、光热性能开启，通过输出比例光声、光热信号，用于高特异性的肿瘤成像和肿瘤光热治疗。该双因素激活策略，有望提高肿瘤成像和治疗的特异性和精准度，从而降低癌症治疗的严重毒副作用。该成果以题为“Nitric Oxide-Activated “Dual-Key-One-Lock” Nanoprobe for In Vivo Molecular Imaging and High-Specificity Cancer Therapy”发表在J. Am. Chem. Soc.上。

图1. 纳米探针分子的合成、结构与应用

肿瘤缺氧的微环境与肿瘤的发生发展、预后和转移，以及治疗的效果密切相关。缺氧加剧了肿瘤细胞基因的不稳定性并激活一些肿瘤生存因子，造成肿瘤对化疗和放疗的耐受，促进了肿瘤的转移。张晓兵教授研究团队采用二维 Pd@Au 双金属核-壳纳米结构用于持续内源性 H2O2 产生O2；同时，通过近红外II 区激光照射引发的表面等离子体共振效应增强 Pd@Au 的催化活性增加 O2的产生，以克服肿瘤缺氧诱导的放射治疗耐受性，并实现多模态精准成像和光热/放射联合治疗。相关研究成果以“NIR-II Driven Plasmon-Enhanced Catalysis for Timely Supply of Oxygen to Overcome Hypoxia Induced Radiotherapy Tolerance”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

图2. NIR增强等离子体催化供氧，用于克服缺氧肿瘤放射治疗

团队利用嵌入人工碱基的策略开发了一种尺寸可控的、肿瘤微环境激活的DNA纳米花用于肿瘤的靶向给药，该工作以Engineering of Bioinspired, Size-Controllable, Self-Degradable Cancer-Targeting DNA Nanoflowers via the Incorporation of an Artificial Sandwich Base”为题发表在J. Am. Chem. Soc.上。

团队制备了MnFe2O4@MOFs材料，并利用其循环催化功能实现了持续调控肿瘤微环境，用于增强肿瘤光动力学治疗的效果，相关研究成果以“Persistent Regulation of Tumor Microenvironment via Circulating Catalysis of MnFe2O4@Metal–Organic Frameworks for Enhanced Photodynamic Therapy”为题发表在Adv. Funct. Mater.上。

团队还与韩国延世大学Ki Taek Nam团队、梨花女子大学Juyoung Yoon团队合作开发了一种对两种蛋白级联响应的可激活光敏剂(aPSs)，用于增强肿瘤光动力学治疗的特异性(PDT)。相关研究成果以“Sequential Protein-Responsive Nanophotosensitizer Complex for Enhancing Tumor-Specific Therapy”为题发表在ACS Nano上。