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                北大工學院侯仰龍教■授課題組在分子影像診療探針領域取得重要進展

                • 分類:行業新聞
                • 作者:
                • 來源:
                • 發布時間:2020-12-03 16:11
                • 訪問量:

                【概要描述】

                北大工學院侯仰龍教授課題組在分子影像診療探針領域取得重要進展

                【概要描述】

                • 分類:行業新聞
                • 作者:
                • 來源:
                • 發布時間:2020-12-03 16:11
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                詳情

                北京大學工學院侯仰龍教授課題組長期致力於低維磁性納米材料的設計合成,研究反應條件、表面結構、界面能等因素對材料成核與生長的影響規律,探索其界面結構、電子結構及微磁學結構與材料表觀性能之間的構效關系,進而□ 在維度、尺寸、形貌、結晶性和異質界面等多個方面實現協同調控。最近,為了進一步利用碳化鐵納米顆粒的生物酶活性,侯仰龍◥教授團隊報道了一種基於腫瘤微環境“解鎖”的『具有納米酶活性的多功能磁性納米診療探々針Ag2S@Fe2C-DSPE-PEG-iRGD,成果發表於Science Advances(Sci. Adv. 2020, 6, eabc8733)。

                研究背景

                近年來,過渡金屬碳化物納米結構引起了研究人員的廣泛關註,特別是碳化鐵納米材料,因其較高的飽和磁化強度、優異的穩▲定性、高效的催化活性以及良好的生物相容性等特點,在納米磁學、費托合成催化、電化學能源存儲『與轉換以及生物醫學領域具有重要的應用潛力。目前的碳化鐵制備方法繁瑣,常常采用成本高、形貌難以控ξ 制、操作∑ 也較繁復的高溫固相反應或者激光熱分㊣解等技術。

                研究成果

                2012

                2012年,侯仰▓龍教授課題組在碳化鐵(Fe5C2) 的可控制備及其費托合成催化性能研究方面取得了重要突破,其首次在相對溫和的條件下(623 K, 0.1 MPa),液相制備出了形貌可控的Fe5C2納米顆粒,解∮決了目前碳化鐵存在的制備方法繁瑣,常常采用成本高、形貌難以控制和操作較繁復等問題。相關工作2012年發表在Journal of the American Chemical Society 雜誌(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15814-15821)。

                該Fe5C2磁性←納米顆粒具有獨特的物理化學性質和優異的生物相容性,在生物醫學中具有巨大ㄨ的應用潛力。隨後,侯仰龍教授組建科研團隊進行深入研究。經過多年的不懈∮努力,團隊圍繞“分子影像診療探針”這一新興的醫工交叉領域,發展了一系列磁性納米探針,取得重要研究→進展。

                2014

                2014年,侯仰龍教授團隊率先在國際上提出碳化鐵納米顆粒體系,利用其磁、光、聲、熱等方面的獨特性質,構建了第一個基於Fe5C2納米顆粒的靶向卵巢癌的新型磁性納米ぷ診療探針Fe5C2-ZHER2:342。該磁性納米探針具有高飽和磁化強度,可以作為優異☆的磁共振成像造影劑。此外,該磁性納米探╳針還具有良好的光吸收能力,展現出優異的光聲成像能力和光熱性能。該磁性納米探針可以實現磁共振成像和光聲成像介導的卵巢癌光熱治療。該成果於2014年發表在Advanced Materials上(Adv. Mater. 2014, 26, 4114-4120)。

                圖1. Fe5C2-ZHER2:342磁性納米探針在活體水平的磁共振∩成像,光聲成像和光熱治療評價

                2016

                用於癌癥治療的智能藥物遞送系統在腫瘤治療領域具有重要的意義。然而,開發具有早@ 期診斷、可控藥物遞送和可生物降解的智能藥物遞送系統仍然面臨巨大的挑戰。2016年,侯仰龍教授團隊利用∏Fe5C2磁性●納米顆粒構建了一種刺激性響應型的智能∏磁性納米診療探◣針Fe5C2-BSA-DOX。利用Fe5C2納米顆粒的磁靶向功能遠程調控√腫瘤部位的▽富集,在腫瘤酸性微環境和近紅外光刺激下實現藥物可控釋放,進而實現卵巢癌的化療和光熱治療的協同治療。該成果於發表於ACS Nano上(ACS Nano 2016, 10, 159-169)。

                2017

                隨後,為了進一︻步拓展碳化鐵納米顆粒的性能,課題組創新性地引入金元素合成了一種單分散Au-Fe2C雙面納米∑顆粒。通過功能化修飾,構建了一種新型的磁性納米診療探針Au-Fe2C-ZHER2:342。該磁性納米探針在近紅外區域具有光譜光ξ吸收特性,體外808nm光輻射的△光熱轉換效率可以達到30.2%,是一種理想的光熱治療納米制劑。結合該材料的磁性特征,實現了磁共振成像/光聲成像/CT三模式♀成像引導下的乳腺癌光熱治療。該成果於2017年發表於ACS Nano上(ACS Nano 2017, 11, 9239-9248)。

                2019

                為了進一步提高智能納米診療探針▂的載藥率,侯仰龍ξ 教授團隊將Fe/FeO磁性納米顆粒、吲哚菁綠和阿黴素依次包裹於溫敏型聚乳酸-羥基乙酸共聚物的衍生化合物PLGA-PEG-PNIPAM(PPP)中,設計了一種在近紅外光和腫瘤微環境雙重刺激下尺寸可收縮的智『能磁性納米診療探針DOX-ICG@Fe/FeO-PPP-FA,實現了磁共振成像和熒光成像雙模態成像介導的人口腔表皮樣癌的化療、光熱治療和化學動力學治療的聯合治療。該成果於2019年發表於Nature Communications上(Nat. Commun. 2019, 10, 4418)。

                2019

                生命活動和機體代謝過程都是通過生物催化◥來完成的,其中主要是酶催化的各種生化反應。自2007年發現四氧化三鐵納☆米材料具有類似辣根過氧化物酶的催化特性以來,納米酶研究領域迅速☉崛起。納米酶作為一種模擬天然酶活性的人工酶,在腫瘤治療中受到廣泛關註。然而,如何設計出在腫◥瘤中保持其活性而對周圍正常組織無毒副作用的納米酶仍然面臨巨大的挑戰。近年來,侯仰龍教授團隊開發了一系列的磁性納米顆粒,也開≡始考慮對這些納米探針的類生物酶活性進行進一步揭示,並將其應用於腫瘤的診療研究。

                2019年,研究團隊設計↘並合成了一種基於Fe5C2@Fe3O4磁性納米顆粒的活性氧反應器PEG/ Fe5C2@Fe3O4作為腫瘤診療磁性納米探針。該納米酶可以通過磁靶向實現腫瘤部位的靶向定位和富集。在腫√瘤微環境的弱酸性和高過氧化氫含量的刺激下,該納米酶可以釋放Fe2+觸發芬頓反應,從而上調腫瘤細胞內活性♂氧水平誘導細胞雕◢亡,實現乳腺癌的殺傷。此外,核磁共振成像★中T2/T1信號轉變可有效監測Fe2+釋放和活性氧產生情況。該成果發表於ACS Nano上(ACS Nano 2019, 13, 10002-10014)。

                圖2. Ag2S@Fe2C-DSPE-PEG-iRGD磁性納米診療探針示意圖(A)、納米酶透ξ射電鏡表征(B)、納米酶的活體NIR-II熒光成像評價(C)、納米酶的活體磁共振成像評價(D)、納米酶的生物代謝評價(E)、乳腺癌聯♂合治療效果評價(F)和基於納米酶與腫瘤血管正常化結合的乳腺癌聯ζ 合治療策略示意圖(G)

                2020

                最近,為了進一步利用碳化鐵納米顆粒的生物酶活性,侯仰龍教授團隊還報道了一種基於腫瘤微環境“解鎖”的具有納米酶活性的多功能→磁性納米診療探針Ag2S@Fe2C-DSPE-PEG-iRGD。開發的這種納米酶不僅具有光熱性質,而且在腫瘤微環境的刺激下能有效地產生活性氧。該納米酶在近紅外二區熒光成像↘和磁共振成像中也顯示出了優異的成像性能,可▓用於體內可視化追蹤。通過與腫瘤血管正常化的貝伐珠單抗進行聯合,展現出對乳腺癌顯著的治療效果(圖1)。該成果於2020年發表於Science Advances(Sci. Adv. 2020, 6, eabc8733)。

                 

                相關鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/advances/6/48/eabc8733.full.pdf

                相關工作感謝國家重點研發計劃(2017YFA0206301),國家自然科學基金委「重點項目(51631001)、創新群體(81421004)、面上項目(51672010)和北京市自然科學基金-海澱原始創新聯合基金(L172008)資助。

                來源:北大工學院

                 

                 

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