在移植了乳腺癌腫瘤的小鼠患病部位
植入“液體機(jī)器人”
在808nm近紅外激光照射下
腫瘤抑制率高達(dá)98.28%
且治療后未出現(xiàn)明顯的炎癥和損傷
哈爾濱工程大學(xué)
材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院
楊飄萍教授、馮莉莉副教授
與新加坡南洋理工大學(xué)趙彥利教授
合作研發(fā)了一種“聲子液體”型
光熱電轉(zhuǎn)換納米藥物
首次實(shí)現(xiàn)了
光熱電抗腫瘤治療劑的設(shè)計(jì)合成
機(jī)理突破和療效評(píng)估
近日，上述相關(guān)成果以“高銅離子遷移率的線粒體靶向Cu3VS4納米結(jié)構(gòu)用于光熱電治療”為題發(fā)表在Science子刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。論文第一作者為哈工程材化學(xué)院董禹杉博士，共同第一作者為哈工程材化學(xué)院董書明博士，馮莉莉副教授、楊飄萍教授、新加坡南洋理工大學(xué)趙彥利教授為共同通訊作者。
這一療法在癌癥患者的患病部位植入了一個(gè)帶有液體和晶體屬性的“液體機(jī)器人”。它既可以自由傳導(dǎo)聲子和電子，又擁有機(jī)器人的智能，能響應(yīng)外界溫差變化，調(diào)整自己的內(nèi)置電場(chǎng)，讓光熱電療法在腫瘤部位發(fā)揮最大的治療效率。
“溫控納米機(jī)器人”
實(shí)現(xiàn)室溫下超低熱導(dǎo)率
腫瘤光熱電療法，在治療溫度的選擇上，50℃以上的高溫治療容易引起腫瘤周邊正常組織損傷，而42℃—46℃的低溫光熱治療則會(huì)使有機(jī)體細(xì)胞合成熱休克蛋白來抵制對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷。如何在較低溫度下，特別是低于42℃進(jìn)行光熱電治療對(duì)于癌癥光學(xué)治療未來的臨床轉(zhuǎn)化具有重要價(jià)值。
此次楊飄萍教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合趙彥利教授，從材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，制備了具有高銅離子遷移性的光熱電納米顆粒。“高銅離子遷移性可使材料像液體一樣傳導(dǎo)聲子，像晶體一樣傳導(dǎo)電子，從而帶來超低熱導(dǎo)率、高電導(dǎo)率和高熱電系數(shù)。”楊飄萍介紹，此項(xiàng)研究首次利用該材料進(jìn)行腫瘤光熱電協(xié)同治療。
這種光熱電納米顆粒通過尾靜脈注射有效富集在腫瘤病灶部位后，如同在病灶區(qū)布置了“溫控納米機(jī)器人”。在808nm近紅外激光和外部冷源交替刺激下，這些“納米機(jī)器人”能夠響應(yīng)溫差變化，形成一個(gè)強(qiáng)大的內(nèi)置電場(chǎng)，催化產(chǎn)生有毒的超氧陰離子殺死腫瘤細(xì)胞。
具有高銅離子遷移性的光熱電納米顆粒的合成步驟和協(xié)同癌癥光熱電治療機(jī)制示意圖
研究結(jié)果顯示，在進(jìn)行光熱電治療時(shí)，這種光熱電納米顆粒能夠有效累積在線粒體內(nèi)并耗盡提供營(yíng)養(yǎng)的蛋白，抑制熱休克蛋白，為實(shí)現(xiàn)精確高效的腫瘤治療提供了轉(zhuǎn)化前景，并拓展了新的研發(fā)路徑。
2023年，楊飄萍教授團(tuán)隊(duì)面向人民生命健康，深耕基礎(chǔ)科研，在腫瘤診療體系構(gòu)建、療效評(píng)價(jià)及分子機(jī)制等方面開展系統(tǒng)研究，取得系列創(chuàng)新成果，在頂級(jí)期刊實(shí)現(xiàn)持續(xù)突破。
