南方醫(yī)科大涂盈鋒《Advanced Science》：一種具有近紅外光響應(yīng)的仿生納米平臺(tái)用于光熱及化療協(xié)同治療
近日，南方醫(yī)科大學(xué)涂盈鋒教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)刊物Advanced Science（IF=15.804）發(fā)表了題為“Hyperthermia‐Triggered On‐Demand Biomimetic Nanocarriers for Synergetic Photothermal and Chemotherapy”的研究論文，并被選為當(dāng)期的Frontispiece。該文主要開(kāi)發(fā)了一種具有近紅外光響應(yīng)的仿生納米平臺(tái)用于協(xié)同的光熱及化療。
在腫瘤治療領(lǐng)域，納米粒因其獨(dú)特的尺寸效應(yīng)引起了廣泛的關(guān)注。然而納米粒的被動(dòng)靶向效果相對(duì)有限，尤其對(duì)于單一化療藥物的遞送，往往容易引起全身的毒副作用且具有較高的腫瘤復(fù)發(fā)率。近年來(lái)，人們?cè)诨煹幕A(chǔ)上，逐漸發(fā)展了多種具有不同特色的腫瘤治療方法，如光熱療法、光動(dòng)力學(xué)療法、饑餓療法等。然而，這些單一的療法都存在一定的缺陷而影響療效，多模式的協(xié)同治療有望革新腫瘤治療所面臨的困境。
涂盈鋒教授團(tuán)隊(duì)與中山大學(xué)彭飛團(tuán)隊(duì)及荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)的Jan van Hest團(tuán)隊(duì)展開(kāi)合作，設(shè)計(jì)出了一種基于金納米棒的多功能仿生納米體系。研究人員以順鉑與透明質(zhì)酸上的羧基之間的離子螯合作用為靈感，對(duì)金納米棒表面進(jìn)行巰基透明質(zhì)酸的改性，成功地在金納米棒表面交聯(lián)形成了凝膠載藥儲(chǔ)庫(kù)，使得經(jīng)典抗癌藥物阿霉素與順鉑能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)載。此外，為了達(dá)到更好的腫瘤靶向效果，該研究在納米載體表面包裹了腫瘤細(xì)胞膜，最終得到仿生納米體系。當(dāng)與同源及非同源腫瘤細(xì)胞共孵育時(shí)，該仿生納米載體能夠選擇性地富集于同源腫瘤細(xì)胞內(nèi)，表現(xiàn)出了優(yōu)異的腫瘤靶向能力。采用尾靜脈注射24小時(shí)后，載體實(shí)現(xiàn)了在小鼠移植瘤內(nèi)的大量富集。在近紅外激光的照射下，載體內(nèi)核的金納米棒可產(chǎn)生光熱效應(yīng)，局部的熱能觸發(fā)了負(fù)載化療藥物的釋放，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)腫瘤的協(xié)同的光熱及化療。該研究論文的第一作者單位和最后通信作者單位均為南方醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，其中論文第一作者為藥學(xué)院2018級(jí)碩士研究生高俊彬，末位通訊作者為涂盈鋒教授；中山大學(xué)彭飛教授及荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)的Jan van Hest教授為共同通訊作者。研究得到了中組部海外青年項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金以及珠江學(xué)者等項(xiàng)目的支持。另外，涂盈鋒教授團(tuán)隊(duì)在微納米馬達(dá)再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得了新的研究進(jìn)展。研究結(jié)果以“Wireless Manipulation of Magnetic/Piezoelectric Micromotors for Precise Neural Stem-Like Cell Stimulation（無(wú)線(xiàn)操縱磁控壓電微馬達(dá)精準(zhǔn)刺激類(lèi)神經(jīng)干細(xì)胞）”為題，在化學(xué)類(lèi)國(guó)際材料科學(xué)期刊Advanced Functional Materials (IF=15.621)在線(xiàn)發(fā)表。該工作是與中山大學(xué)相互合作的成果。藥學(xué)院涂盈鋒教授、中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院彭飛教授為本文共同通訊作者。南方醫(yī)科大學(xué)碩士研究生劉璐為本文的第一作者。該研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省青年珠江學(xué)者項(xiàng)目的支持。奈梅亨大學(xué)Daniela A. Wilson教授參與了本項(xiàng)研究，為論文的共同作者。
中樞神經(jīng)再生一直是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重大課題。研究人員發(fā)現(xiàn)，除了不可分化的成熟神經(jīng)細(xì)胞以外，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中仍存在著保持分化潛能的神經(jīng)前體細(xì)胞即神經(jīng)干細(xì)胞。如果能促使神經(jīng)干細(xì)胞分化為神經(jīng)細(xì)胞，替代受損的神經(jīng)細(xì)胞，則有望修復(fù)神經(jīng)回路。近幾十年來(lái)，有研究人員利用不同的誘導(dǎo)手段如電和化學(xué)信號(hào)分子（神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子）來(lái)誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞分化。然而，它們面臨著有創(chuàng)，半衰期短，不可控等問(wèn)題。因此，尋找更安全、更有效、更可控誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞分化的策略，仍然是神經(jīng)生物醫(yī)學(xué)的一大挑戰(zhàn)。
為了解決這一難題，本文作者率先利用生物雜交技術(shù)構(gòu)建了一類(lèi)具有精準(zhǔn)誘導(dǎo)類(lèi)神經(jīng)干細(xì)胞分化的多功能自驅(qū)動(dòng)微納米馬達(dá)系統(tǒng)。通過(guò)在螺旋狀馬達(dá)系統(tǒng)中引入磁響應(yīng)性材料，實(shí)現(xiàn)了馬達(dá)在外加磁場(chǎng)下的精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)，從而定點(diǎn)到達(dá)預(yù)定的類(lèi)神經(jīng)干細(xì)胞表面。將超聲與壓電材料相結(jié)合，利用超聲所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力來(lái)誘導(dǎo)馬達(dá)表面的壓電材料，使其產(chǎn)生直流電輸出，從而促進(jìn)細(xì)胞在刺激位點(diǎn)形成軸突并實(shí)現(xiàn)分化。這是目前世界上首個(gè)利用磁控壓電功能來(lái)精準(zhǔn)誘導(dǎo)類(lèi)神經(jīng)干細(xì)胞精準(zhǔn)分化的報(bào)道。該體系巧妙地整合了可控運(yùn)動(dòng)、無(wú)創(chuàng)誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞分化等多種功能，在單細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的精準(zhǔn)輸入，有望解決當(dāng)前神經(jīng)干細(xì)胞分化缺乏精準(zhǔn)控制的挑戰(zhàn)。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201903642https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201910108
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