【皇家赌场hj883官网】科学家基于金属有机框架材料构建癌症诊疗一体化平台,多功能肿瘤诊疗一体化纳米系统制备成功

近年来,金属有机框架材料作为一种新兴的由金属节点和有机配体形成的三维多孔材料,凭借其可调的组分、结构与尺寸、多功能性以及良好的生物相容性等,在药物输送、成像造影剂和癌症治疗领域受到广泛重视。尽管MOFs在纳米生物学领域已取得了一定的成果,但探索基于MOFs材料发展诊断与治疗(如载药、光热、光动力学)于一体的新技术仍然是人们研究的方向。

科研人员在前期合成Mn3[Co6]2@SiO2@Ag纳米粒子基础上,开发出肿瘤诊疗一体化多功能应用的系统。该纳米粒子核壳立方块具有T1/T2双模核磁共振成像能力,同时也具有全色荧光成像以及720纳米双光子成像能力。内部多孔的金属有机框架结构Mn3[Co6]2具有装载抗癌药物阿霉素的能力。表面负载银纳米颗粒后,材料的双光子成像能力有了1.85倍的提升,同时由于银纳米粒子的等离子吸收性能,使得该材料具有808纳米激光响应的光热转化能力,细胞实验显示该多功能诊疗一体化系统具有协同的光热-化学治疗能力。

黑磷用于在生物医学领域的应用主要有三大潜力:药物载体、光热疗法及光动力疗法新材料、肿瘤的光声成像。作为药物载体,二维黑磷纳米片的载药效率可达950%,并且药物通过非化学键吸附到黑磷纳米片时,药物的活性、靶向性都不受影响,保证了它作为药物载体的基本要求。黑磷作为药物载体可用于实体瘤的治疗,如肝癌、乳腺癌、肺癌等。通过纳米材料在实体瘤中的EPR效应的被动靶向以及对黑磷表面进行修饰后的主动靶向,可以将药物精确地运送到肿瘤内部,实现肿瘤的靶向治疗。同时药物负载在黑磷纳米片中,可有效降低血液中的药物浓度,降低药物的副作用。而由于黑磷纳米片本身可穿透血脑屏障,它也有望将特定的药物运载到大脑实质,从而在脑部肿瘤的治疗中发挥作用。

皇家赌场hj883官网 1杂化纳米凝胶合成以及肿瘤靶向光热治疗示意图

Mn3[Co6]2@SiO2@Ag粒子制备过程和癌细胞内吞粒子及诊断治疗过程

癌症已成为目前危害人类健康的主要疾病之一。癌症治疗所面临的挑战包括药物利用率低,效果差且易复发等问题。据全球癌症发病和死亡预测数据,2020年预计全球癌症发病1650.5万人,死亡人数将达1036.0万人,中国2030年癌症病发500万人,死亡人数将达386万人。肿瘤发病率/死亡率的升高,推动中国抗肿瘤药物市场高速发展。据IMS数据,2012
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2016年中国抗肿瘤药物市场由603亿元增长至1109亿元,年均复合增长率约为16.5%,预计2018年市场规模可达1447亿元,未来十年的市场空间依然很大。2020年全球医疗消费将达1.4万亿美元,环比2015年复合增长率为4%
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7%。全球抗肿瘤药物市场复合增长率为6.5%,截至2020年,全球肿瘤药物花费将超过1500亿美元,抗肿瘤药将占有医疗消费11%的市场。

近日,中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心与中国科学技术大学双聘教授陈乾旺、中国科学技术大学生命学院教授郭振、强磁场中心研究员王辉和安徽医科大学一附院副主任医师王海宝等合作开发出了一种金属有机框架-聚合物杂化纳米凝胶。该纳米凝胶的合成以多巴胺分子螯合的乙酸锰(Mn2·4H2O)为前驱体,在钴氰化钾6])作用下,生成多巴胺分子原位聚合的普鲁士蓝类似物(Mn3[Co-PDA复合纳米凝胶。在进行大分子和靶向分子改性以后,提高了该复合纳米凝胶的生物相容性和肿瘤聚集率。重要的是,此种设计可以促使多巴胺聚合物和普鲁士蓝类似物中的电子云产生π-π共轭效应,因而提高复合纳米凝胶的近红外吸收和光热转换效率,以及癌症的靶向治疗效率。相关结果以In
Situ One-Pot Synthesis of MOF–Polydopamine Hybrid Nanogels with Enhanced
Photothermal Effect for Targeted Cancer Therapy

为题发表在国际期刊《先进科学》(Adv.Sci.2018,1800287)上。

该成果以Novel Mn3[Co6]2@SiO2@Ag Core–Shell Nanocube: Enhanced
Two-Photon Fluorescence and Magnetic Resonance Dual-Modal Imaging-Guided
Photothermal and Chemo-therapy
为题在线发表在Small(2015, 11,
5956–5967)上。

癌症在世界范围内严重威胁人类的生命健康。针对此问题,深圳大学张晗教授团队联合深圳市人民医院、瑞典卡洛琳斯卡医学院Yihai
Cao教授团队创新性地设计研发了近红外光响应的黑磷水凝胶材料,用于抗癌药物的负载和可控释放。黑磷由于具有超越石墨烯的优异性能而受到科学界的广泛关注。黑磷具有可调节直接带隙、近红外光响应特性、高光热转化效率等。黑磷独有的生物相容性和可降解性,使其成为优秀的智能光响应生物医药材料。

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