低氧氣含量、高過氧化氫濃度等腫瘤特有微環(huán)境被公認為是腫瘤生長的溫床，對腫瘤的增殖、分化和遷移起著至關重要的作用。雖然一系列針對不同腫瘤微環(huán)境的刺激響應性納米材料已經(jīng)被開發(fā)出來，并與放化療制劑相結(jié)合，在一定程度上實現(xiàn)了微環(huán)境觸發(fā)的精準治療。然而，如何在利用相應微環(huán)境的同時對其進行操縱，將促瘤微環(huán)境逆轉(zhuǎn)為抑瘤微環(huán)境從而徹底破壞腫瘤賴以生存的“土壤”，進而實現(xiàn)高效協(xié)同治療依然是個難題。
近日，西安交通大學化工學院陳鑫教授團隊與空軍軍醫(yī)大學金巖教授/劉世宇副教授團隊以偶聯(lián)血紅蛋白(Hb)和亞鐵離子(Fe2+)的聚多巴胺(PDA)為核，葡萄糖氧化酶(GOD)為殼，葉酸(FA)修飾的聚乙二醇(PEG)為冠，開發(fā)了一種腫瘤微環(huán)境納米調(diào)節(jié)器。基于FA（腫瘤靶向劑）、Hb（供氧劑）、Fe2+（生成羥基自由基的催化劑）、GOD（消耗葡萄糖的催化劑）和PDA（光熱劑）的協(xié)同作用，納米調(diào)節(jié)器通過腫瘤靶向聚集、持續(xù)供氧、消耗葡萄糖、產(chǎn)生H2O2和HO·、以及光熱轉(zhuǎn)換等序列過程，對腫瘤組織內(nèi)乏氧程度、葡萄糖含量、自由基濃度、局部溫度等微環(huán)境進行有效操縱，實現(xiàn)了高效的腫瘤協(xié)同治療。此外，引入的PEG鏈可有效防止血清蛋白干擾和免疫清除，而PDA作為抗氧化劑，既能不斷地將被氧化的Fe3+還原為Fe2+為化學動力學治療持續(xù)提供充足的催化劑又可以保護Hb免受治療過程中自氧化所引起的供氧能力喪失。
圖1、納米調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)及功能示意圖
相關成果以“On-demand Manipulation of Tumorigenic Microenvironments by Nano-Modulator for Synergistic Tumor Therapy”發(fā)表在Biomaterials上(Biomaterials, 2021, 275, 120956)。該研究工作由西安交通大學化工學院陳鑫教授團隊和空軍軍醫(yī)大學金巖教授/劉世宇副教授團隊合作完成，西安交通大學化工學院博士研究生袁萍耘、空軍軍醫(yī)大學博士研究生竇庚為該文章共同第一作者，西安交通大學陳鑫教授與空軍軍醫(yī)大學劉世宇副教授為共同通訊作者。同時得到了空軍軍醫(yī)大學金巖教授、西安交通大學第一附屬醫(yī)院初大可教授，以及國家自然科學基金、陜西省自然科學基金、西安交通大學“青年拔尖人才支持計劃”等項目的大力支持。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142961221003124
通訊作者簡介：
陳鑫，西安交通大學化工學院教授，中組部萬人計劃青年拔尖人才，陜西省百人計劃學者，陜西省優(yōu)秀留學歸國人員，英國皇家化學會2020新銳科學家，西安交通大學A類青年拔尖人才，中國生物醫(yī)學工程學會組織工程與再生醫(yī)學分會委員，中華口腔醫(yī)學會口腔生物醫(yī)學專業(yè)委員會委員，納米腫瘤學專委會青年委員。先后主持國家自然科學基金、省部級自然科學基金等十余項。主要從事智能醫(yī)用材料的研究，在Nature Biomedical Engineering, Science Translational Medicine, Science Advances, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Biomaterials等國際知名學術(shù)期刊上發(fā)表科研論文60余篇，受邀撰寫學術(shù)專著3章，申請/授權(quán)國家發(fā)明專利13項。目前擔任學術(shù)期刊Pharmaceutics、Nano Biomedicine and Engineering編委， Chinese Chemical Letters青年編委。
劉世宇，空軍軍醫(yī)大學第三附屬醫(yī)院副教授，入選教育部“青年長江學者”、中國科協(xié)“青年人才托舉工程”。研究結(jié)果在Cell Metabolism、Nature Biomedical Engineering、Science Translational Medicine、Science Advances、Autophagy、Journal of Extracellular Vesicles等雜志發(fā)表。獲得陜西省青年科技新星、全軍優(yōu)秀博士論文、陜西省科學技術(shù)一等獎、第二屆中國組織工程與再生醫(yī)學優(yōu)秀青年研究獎、中華口腔醫(yī)學會口腔生物醫(yī)學優(yōu)秀青年研究獎一等獎等獎項。擔任中國生物醫(yī)學工程學會組織工程與再生醫(yī)學分會第四屆委員會常務委員、中華口腔醫(yī)學會第三屆口腔生物醫(yī)學專業(yè)委員會委員、顱頜面再生與修復教育部工程研究中心副主任、Bio-design and Manufacturing雜志副主編等職務。
