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  近日，北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉惠玉教授團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)了金屬有機(jī)骨架（MOF）衍生的含有類卟啉結(jié)構(gòu)的介孔碳球（PMCS）可作為一種高效無(wú)機(jī)聲敏劑用于聲動(dòng)力治療，克服了傳統(tǒng)有機(jī)聲敏劑在水中溶解度低、易于從血液循環(huán)中消除，在腫瘤部位積蓄量少的問(wèn)題，增強(qiáng)了其聲動(dòng)力治療效果。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》（Adv. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adma.201800180）。北京化工大學(xué)潘雪婷同學(xué)為第一作者，劉惠玉教授為通訊作者，中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所白立新教授以及國(guó)家納米科學(xué)中心王會(huì)博士，施興華教授參與了此項(xiàng)研究。

  聲動(dòng)力治療需要聲敏劑的協(xié)助，即用超聲激活聲敏劑產(chǎn)生活性氧進(jìn)而殺傷腫瘤細(xì)胞，達(dá)到治療目的。傳統(tǒng)有機(jī)聲敏劑如卟啉及其衍生物由于在腫瘤部位積蓄量少，聲動(dòng)力效果不顯著。雖然在聲敏劑系統(tǒng)中引入納米輔助顆粒在一定程度上提高了聲動(dòng)力治療敏化作用，但是這種復(fù)合系統(tǒng)穩(wěn)定性差、工藝復(fù)雜、成本高，限制了其臨床應(yīng)用，因此開(kāi)發(fā)一種新型聲敏劑以解決上述問(wèn)題極具挑戰(zhàn)。

  劉惠玉教授課題組以沸石咪唑類骨架材料ZIF-8作為模板，通過(guò)高溫煅燒合成了PMCS，并在探究其聲動(dòng)力敏化性能上做了一系列工作。通過(guò)實(shí)驗(yàn)首次發(fā)現(xiàn)并利用密度泛函理論（DFT）計(jì)算證明，在超聲作用下，PMCS高的活性氧（ROS）產(chǎn)生效率與其含有的類卟啉結(jié)構(gòu)高度相關(guān)。此外，PMCS的高比表面積和多孔道結(jié)構(gòu)使其攜帶了大量氣核，增強(qiáng)了超聲的空化效應(yīng)。最重要的是，通過(guò)高速攝像機(jī)的拍攝，首次直觀地觀察到了在PMCS存在的情況下超聲過(guò)程中空泡的生長(zhǎng)潰滅現(xiàn)象，并捕捉到了微射流的產(chǎn)生過(guò)程。

圖1 PMCS的聲動(dòng)力治療過(guò)程示意圖

  PMCS良好的聲動(dòng)力敏化效果與其結(jié)構(gòu)相關(guān)性得到驗(yàn)證后，劉惠玉教授課題組將PMCS應(yīng)用到活體抗腫瘤研究。她們將PMCS通過(guò)尾靜脈注射給藥的方式注射入荷瘤小鼠體內(nèi)，實(shí)驗(yàn)證明，PMCS具有良好的生物相容性和極好的腫瘤抑制效率。

  劉惠玉教授課題組以ZIF-8為模板合成了PMCS，其類卟啉結(jié)構(gòu)以及高的比表面積和多孔道結(jié)構(gòu)，大大增強(qiáng)了活性氧（ROS）產(chǎn)生效率以及超聲的空化效應(yīng)，因此作為聲敏劑成功應(yīng)用于活體抗腫瘤中。這一開(kāi)創(chuàng)性工作在深入探索與MOF衍生的碳納米結(jié)構(gòu)相關(guān)的SDT機(jī)制以及設(shè)計(jì)具有高ROS產(chǎn)率和優(yōu)異穩(wěn)定性的無(wú)機(jī)聲敏劑中發(fā)揮重要的作用。

  劉惠玉教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于納米生物材料制備基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)調(diào)控，抗癌診治等健康工程應(yīng)用，研究成果相繼刊發(fā)在Advanced Materials (Adv. Mater., 2017, 1700448, Adv. Mater., 2016, 28, 8379-8387, Adv. Mater., 2012, 24, 755-761), Advanced Functional Materials (Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 4252–4261), ACS Nano (ACS Nano 2015, 9, 1788-1800), Angewandte Chemie-International Edition(Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 891-895)等期刊上，為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供了理論和技術(shù)指導(dǎo)。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201800180

  劉惠玉課題組網(wǎng)頁(yè)：http://www.liuhuiyugroup.com