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  近日，中山大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院曹眾副教授課題組在醫(yī)學(xué)影像引導(dǎo)的腫瘤氣體治療研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際材料學(xué)領(lǐng)域知名期刊Advanced Functional Materials （影響因子13.325）。

  腫瘤的診斷和治療一直是世界性難題，傳統(tǒng)的化療放療方法具有顯著的毒副作用，因此，迫切需要開發(fā)出安全有效的癌癥治療新手段。相關(guān)研究表明，人體內(nèi)存在的一類特殊氣體信號(hào)分子，包括一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）和硫化氫（H2S）等，對(duì)癌癥、炎癥和心血管疾病都具有獨(dú)特的治療作用。因而，氣體治療成為一種新興的、具有廣闊應(yīng)用前景的治療策略。最近發(fā)現(xiàn)一氧化碳（CO）作為一種內(nèi)源性氣體分子，可以殺死癌細(xì)胞而不會(huì)影響正常細(xì)胞，表現(xiàn)出顯著的抗癌功效，被認(rèn)為是一種有效的氣體治療分子。

  然而，CO氣體治療亦面臨多方面的挑戰(zhàn)：

• （1）CO氣體的不可控釋放和蓄積將導(dǎo)致潛在的中毒風(fēng)險(xiǎn)；

• （2）目前已報(bào)道的CO氣體療法，CO釋放量少，無法達(dá)到有效抑制腫瘤生長(zhǎng)的目的。因此，構(gòu)建載藥量高、且兼具刺激響應(yīng)性和醫(yī)學(xué)影像引導(dǎo)功能的納米載體傳輸體系對(duì)于精準(zhǔn)氣體治療非常關(guān)鍵。

  聚多巴胺（PDA）作為一種類似黑色素的聚合物，由于其固有的生物相容性、易制備性和較強(qiáng)的近紅外(NIR)吸收特性，從而在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到關(guān)注。通過改進(jìn)制備方法得到的介孔聚多巴胺（MPDA）是一類新型介孔材料，因其具有較高的比表面積和規(guī)則有序的孔道結(jié)構(gòu)，并保留了PDA的優(yōu)良特性等優(yōu)勢(shì)逐漸得到研究者們的關(guān)注。但基于介孔聚多巴胺為載體的診療制劑還未有過報(bào)道。曹眾課題組報(bào)道了一種新型介孔聚多巴胺納米診療劑（MnCO @ MPDA NPs），該納米粒兼具磁共振和光聲成像功能和靶向氣體運(yùn)輸功能，成功地實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)影像引導(dǎo)下對(duì)癌癥的無創(chuàng)治療（如圖1所示）。

MnCO @ MPDA納米診療劑的構(gòu)建和治療示意圖

  該研究首先制備了介孔聚多巴胺載體材料（粒徑200 nm左右），然后利用介孔聚多巴胺納米粒豐富的孔道結(jié)構(gòu)高效裝載氣體前藥羰基錳。該材料顯示出較高的光熱轉(zhuǎn)換效率（η= 40%）以及良好的生物相容性，載藥量高達(dá)60.3%。羰基錳（MnCO）是一種類芬頓（Fenton）試劑，可對(duì)腫瘤微環(huán)境中高含量的H2O2和H+做出響應(yīng)，發(fā)生類Fenton反應(yīng)產(chǎn)生CO氣體及Mn2+（磁共振T1造影劑）。該診療劑只對(duì)H2O2過表達(dá)的腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生較高的細(xì)胞毒性，對(duì)正常細(xì)胞幾乎沒有細(xì)胞毒性，從而表現(xiàn)出高選擇性的抗癌效果和良好的生物安全性。此外，可以通過磁共振/光聲雙模態(tài)成像來監(jiān)測(cè)納米粒子的體內(nèi)分布和治療過程，在腫瘤部位釋放的CO氣體可主要通過促進(jìn)線粒體合成和增強(qiáng)活性氧（ROS）的產(chǎn)生來誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，同時(shí)與光熱治療產(chǎn)生協(xié)同作用，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中腫瘤消融效果顯著。

  該研究為納米氣體診療劑的制備以及醫(yī)學(xué)成像引導(dǎo)的腫瘤治療技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，具有非常重要的研究意義和潛在的應(yīng)用價(jià)值。該研究成果已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。相關(guān)研究成果以“Mesoporous polydopamine carrying manganese carbonyl responds to tumor microenvironment for multimodal imaging-guided cancer therapy”發(fā)表在《Advanced Functional Materials》

（DOI:10.1002/adfm.201900095）。中山大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院碩士研究生武丹與中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院段小慧博士為論文共同第一作者，曹眾副教授與中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院沈君教授，中山大學(xué)材料學(xué)院帥心濤教授為本文共同通訊作者，中山大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院為第一單位。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省特支計(jì)劃科技創(chuàng)新青年拔尖人才、廣東省自然科學(xué)基金、廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目的大力支持。

  研究成果鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201900095