深圳市高级医院肿瘤活性磷治疗纳米制剂的研究与开发

襄城资讯网2020-09-21 20:56:38

最近,中国科学院深圳高级技术研究所材料界面研究中心研究员余雪峰在开发天然生物活性纳米治疗制剂方面取得了新的进展。

癌症是现代社会人类身心健康的最大杀手之一。目前临床上最常用的小分子化疗药物往往伴有严重的副作用,给患者造成极大痛苦。因此,对于筛选和开发具有潜在抗癌功效的新分子,新材料具有重要的科研价值和临床应用意义。黑磷(黑磷烯)作为一种新型二维材料,因其具有良好的生物活性和可生物降解性而受到生物医学领域的广泛关注和研究。最近,课题组揭示了黑磷独特的抗肿瘤活性及其作为纳米化疗药物的应用潜力。由于癌细胞代谢速率快,氧化应激强,黑磷进入癌细胞后迅速降解并释放出大量磷酸根离子,诱发癌细胞胞内微环境发生变化,从而导致细胞周期阻滞。抑制癌细胞的增殖,进一步诱导癌细胞通过凋亡和自噬进入程序性细胞死亡。体外细胞实验和体内各种肿瘤模型证明,黑磷比临床一线化疗药物阿霉素(dox)具有更优异的选择性杀伤细胞特性(angewandtechemieinternationaledition,2019,131,779-784;Theranostics,2020,10,4720-4736)同时,对于正常组织细胞,黑磷在细胞内降解缓慢,因而表现出良好的生物相容性。但由于黑磷表面缺乏活性位点,且在生理环境中不稳定,需要对其表面进行功能性修饰,以进一步促进其临床应用。

在这项研究中,该小组通过原位矿化的方法构建了表面磷酸钙改性黑磷烯,探索了其抗肿瘤活性及其作为纳米诊疗平台的应用潜力。在此过程中,黑磷不仅为矿化过程提供了成核位点,还提供了必要的磷来源--磷酸盐(po43-),从而达到了其表面原位可控矿化。结果表明,矿化黑磷比未改性黑磷表现出更强的选择性杀伤活性,原因在于磷酸钙层的ph响应降解特性和肿瘤细胞内ca2离子的超载。进一步研究发现,矿化黑磷可特异性靶向肿瘤细胞的线粒体,破坏线粒体结构,进而通过线粒体介导的凋亡途径诱导癌细胞进入程序性死亡。此外,磷酸钙矿化层可高效负载多种荧光成像分子和小分子药物,验证其作为纳米诊疗平台的应用潜力。相关研究证明了矿化黑磷作为生物活性纳米材料在癌症治疗领域的潜力。

相关工作发表在材料领域的国际期刊高级功能材料上,该研究工作得到了中国国家自然科学基金、广东专项计划、深圳孔雀项目等国家自然科学基金的支持。

矿化黑磷的制备及其抗肿瘤活性示意图

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https://doi.org/10.1002/adfm.202003069

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