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董岿然团队将纳米医学诊疗策略研究应用于神经母细胞瘤取得成果
发布时间:2021-02-02     发布人:科研部
 

  近日,我院儿外科董岿然副书记,董瑞副主任医师与上海大学陈雨研究员共同合作在Chemical Engineering Journal杂志(IF=10.6)发表了题为“Multifunctional Cascade Nanocatalysts for NIR-II-Synergized Photonic Hyperthermia-Strengthened Nanocatalytic Therapy of Epithelial and Embryonal Tumors”的论著,刘翔琪博士为第一作者。该研究创新性地构建了具有光热增强连锁催化及光声成像效果的四硫化三铁纳米片(Fe3S4-PEG-GOD),并在儿童神经母细胞瘤模型中取得了良好的治疗及成像效果。
 
  神经母细胞瘤是儿童颅外最常见的恶性实体肿瘤,恶性程度高,占所有儿童肿瘤的8-10%,高危组患儿的长期生存率小于50%。目前主要的治疗手段为手术切除以及化疗为主。近年来,以光热材料为代表的多功能生物应用纳米材料在实体肿瘤的诊治中成为研究热点。纳米药物以其纳米级的尺寸,大的比表面积从而有高的反应效力,较传统药物能更长地维持体内循环时间,并通过实体瘤的高通透性和滞留效应(enhanced permeability and retention effect,EPR)更好渗透到肿瘤组织中。
 
  该研究的设计思路基于两方面(1)肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)中的微酸性特性可触发芬顿反应:芬顿反应是一种既往被用在酸性环境下通过催化剂(如Fe2+)催化过氧化氢(H2O2)产生羟基自由基处理有机污染物的催化反应。TME中的微酸性pH和H2O2,正好为此反应的反应条件和底物。但TME中的内源性H2O2含量有限。而葡萄糖氧化酶(glucose oxidase, GOD)可在催化水解肿瘤中的葡萄糖的同时生成H2O2,为芬顿反应提供充足的底物,通过连锁催化产生大量的有细胞毒性的羟基自由基。因此该研究通过缩合反应成功将GOD负载至聚乙二醇(PEG)修饰的Fe3S4上,合成具有生物相容性的Fe3S4-PEG-GOD。(2)光热效应是指材料将近红外窗口(near infrared window, NIR)I, II区激光转换为热能。NIR-II激光较NIR-I有更深的组织穿透性以及生物安全性。该研究通过光热性能测试证实了所合成的多功能纳米片在NIR-II区具有良好的光热转换性能(85%)。并且通过表征测试及细胞实验证实了其在NIR-II激光照射下,能使反应体系及细胞环境温度升高进而增强连锁催化反应强度,产生更多的羟基自由基。在神经母细胞瘤的裸鼠皮下荷瘤模型中,通过将Fe3S4-PEG-GOD纳米片尾静脉注射及联合体外NIR-II区(1064 nm)激光对肿瘤部位照射,红外热像仪显示肿瘤部位温度有效升高了17℃。较空白对照组,治疗组小鼠的肿瘤体积明显缩小。在光声成像仪中,观察到肿瘤部位在注射后24小时仍有较强的光声信号。
  该研究将肿瘤微环境响应的纳米材料研发设计思路应用于儿童实体肿瘤中,并验证了其生物安全性及有效性,为儿童实体肿瘤的诊治研究提供了新的方向。
文章链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128364





 
 
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