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田间课题组:“核-卫星”超结构纳米材料用于肿瘤的诊断和高效光动力治疗

来源:admin  浏览量:  更新时间:2020-08-31 14:33:26

8月29日, Nano Research(《纳米研究》IF = 8.18,中国SCI期刊)在线发表了武汉大学田间课题组的最新研究成果,论文题目为“Core-satellite metal-organic framework@upconversion nanoparticle superstructures via electrostatic self-assembly for efficient photodynamic theranostics”。武汉大学药学院博士生李志珂为第一作者,武汉大学为第一作者单位,美国北德克萨斯大学马胜前教授和武汉大学田间研究员为共同通讯作者。 该研究得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金和生物电子国家重点实验室开放研究基金的资助。

光动力治疗(PDT)因其非侵入性、低毒副作用、高选择性等优势,成为了当前癌症治疗领域的研究热点。目前临床所用光敏剂的激发光波长(紫外-可见光区)的组织穿透深度有限,使得PDT的体内治疗效果并不理想。基于上转换纳米粒子(UCNP)的PDT平台能将具有高组织穿透能力的近红外光转化成紫外-可见光,间接激活光敏剂,有望克服常规PDT疗法难以治疗深层肿瘤的缺点。然而,激发光(980 nm)引起的过热效应以及现有UCNP体系中对上转换荧光的较低利用率限制了其实际应用。为了解决以上问题,武汉大学药学院田间课题组通过简便可控的静电自组装策略构筑了以金属有机骨架纳米材料(nMOFs)为核心、Nd3+敏化的UCNP为卫星的核-卫星纳米超结构。nMOFs极高的孔隙率和比表面积能够同时高剂量地负载二氢卟酚e6(Ce6)和孟加拉玫瑰红(RB)两种不同的光敏剂(双光敏剂具有不同的最大吸收峰,分别与UCNP的两处发射波谱重合);进一步通过静电自组装的方法在nMOFs表面修饰UCNP可以在结合多个UCNP的同时而不影响其载药量。在808 nm近红外光激发下,核-卫星纳米结构中的UCNP捕获低能量光子后,通过荧光共振能量转移将上转换双光子能量传递给临近的负载在nMOF中的双光敏剂分子,极大的提高了上转换荧光的利用效率和单线态氧的产量。体内外实验表明,该MOF@UCNP核-卫星纳米体系集肿瘤诊疗于一体,不仅具有磁共振/上转换荧光/荧光三模态的肿瘤成像能力,而且在808 nm近红外光激发下展现出优异的PDT抗肿瘤效果。此外,该PDT诊疗平台有效避免了传统980 nm激发上转换发光引起的过热效应和损伤正常组织的问题,提高了激光应用的安全性。这一工作为开发安全高效的PDT纳米平台用于肿瘤精准诊疗提供了新的思路。

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图 1. 核-卫星纳米诊疗平台(MOF@UCNP)在多模态成像引导的光动力治疗中的应用

 

论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-020-3025-0