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  天然多糖由于其固有的生物相容性，穩定性，生物降解性，易于功能化和毒性低在各種生物醫學應用中顯示出巨大的潛力。多糖/無機納米材料由于結合了多糖的優勢和無機納米材料的特性將是理想的多功能平臺，但是近年出現的多種多糖/無機納米材料，其形貌局限于對稱的球形，因此如何控制合成一系列具有可調節形態結構的多糖/無機納米顆粒，將兩者的優點相結合仍然是一個巨大的挑戰。

  為控制合成具有可調節形貌的多糖/無機納米顆粒應用于生物醫學領域，北京化工大學徐福建教授/趙娜娜教授團隊提出了一種構建系列對稱和不對稱殼聚糖/金納米棒復合物的通用策略，以其中特殊形貌的Janus結構殼聚糖/金納米棒（J-Au-CS）為模型，將殼聚糖部分修飾陽離子聚合物CD-PGEA得到J-ACP，絡合抑癌基因p53，同時利用金納米棒的光熱效應和Janus結構的自驅動性質，實現光聲成像引導的協同基因/光熱治療。

圖1. J-ACP納米材料的合成以及實現PA成像引導的光熱/基因協同治療

  一系列的對稱和不對稱殼聚糖/金納米棒雜化納米顆粒如圖2所示。通過調控反應條件成功得到核殼（圖2a）、偏心（圖2b）、Janus（圖2c）結構的殼聚糖/金納米棒雜化納米顆粒，另外替換無機納米材料采用具有近紅外二區光吸收的長金納米棒進行控制合成得到類似的結構（圖2a’-2c’）。降低聚合物球的交聯度時，同樣得到糖球略有坍塌的結構（圖2a’’-2c’’）。因此，實現了對金納米棒的位置、類型和殼聚糖聚合物球交聯度的控制和殼聚糖/金納米粒子的可調性，這些納米結構為各種生物醫學應用提供了多種的可能性。

圖2. 核殼（a, a’, a’’），偏心（b, b’, b’’）和Janus（c, c’,c’’）結構殼聚糖/金納米棒TEM圖。

  J-ACP具有較高的光熱轉換效率、光穩定性和體外對腫瘤細胞的殺傷（圖3a-3c），使其在體內腫瘤光熱治療中有很大的潛力。尾靜脈注射J-ACP納米材料后發現在腫瘤部位具有較好的成像性能可用于指導體內的治療，同時發現在8 h具有最高的材料富集，最終成功實現了光聲成像引導的光熱治療。

圖3. J-ACP的光熱性質以及實現PA成像引導的體內光熱升溫。

  在皮下瘤的小鼠動物模型中，從圖4b可以看出實驗組J-ACP/p53+NIR具有明顯的腫瘤生長抑制，以及治療結束后腫瘤的重量和照片J-ACP/p53+NIR表現出優異的抑制腫瘤效果。圖4c腫瘤的H&E切片看出相比于其它組J-ACP/p53+NIR表現出明顯的腫瘤組織損傷。同時通過免疫組化和western blot發現治療蛋白P53的表達（圖4d,e）。小鼠體重稍微有所上升說明材料具有較低的體內毒性（圖4f）。

圖4. (a) 動物實驗治療過程示意圖；(b) 瘤子生長曲線以及治療結束后的瘤重和腫瘤照片；(c) 腫瘤的H&E染色；(d) 腫瘤的免疫組化；(e) 腫瘤里面P53蛋白表達的western blot實驗；(f) 小鼠的體重曲線。

  以上相關成果發表在Small上。論文的第一作者為北京化工大學材料科學與工程學院畢業碩士研究生代曉光，共同通訊作者為北京化工大學趙娜娜教授和徐福建教授。

  論文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202006004