深圳先進院： 腫瘤活性磷療納米制劑研發(fā)獲進展
近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院材料所（籌）材料界面研究中心研究員喻學(xué)鋒課題組在開發(fā)天然生物活性納米治療制劑領(lǐng)域取得新進展。
癌癥是現(xiàn)代社會影響人類身心健康的最大殺手之一。目前臨床上最常用的小分子化療藥物在實際治療過程中往往伴隨著嚴(yán)重的毒副作用，給病患造成巨大痛苦。因此，對新的具有潛在抗癌效用分子和材料的篩選和開發(fā)有著重要的科研價值和臨床應(yīng)用意義。黑磷（黑磷烯）作為一種新型二維材料，因其良好的生物活性和生物可降解特性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注和研究。近期，課題組揭示了黑磷獨特的抗腫瘤活性及其作為納米化療藥物的應(yīng)用潛能。由于癌細(xì)胞較快的代謝速率以及較強的氧化應(yīng)激，黑磷進入癌細(xì)胞后快速降解釋放大量磷酸根離子，誘導(dǎo)癌細(xì)胞胞內(nèi)微環(huán)境的改變，從而導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯，抑制癌細(xì)胞增殖，并進一步誘導(dǎo)癌細(xì)胞通過凋亡和自噬的途徑進入程序化細(xì)胞死亡。同時，對于正常組織細(xì)胞而言，黑磷在細(xì)胞中降解緩慢，從而展現(xiàn)出良好的生物相容性。體外細(xì)胞實驗及體內(nèi)多種腫瘤模型研究證明，與臨床一線化療藥物阿霉素（DOX）相比，黑磷具有更為優(yōu)異的選擇性殺傷癌細(xì)胞特性（Angewandte Chemie International Edition,2019,131,779-784；Theranostics,2020,10,4720–4736）。然而，由于黑磷表面缺乏活性位點且在生理環(huán)境下極不穩(wěn)定，對其表面進行功能化修飾對進一步推進其臨床應(yīng)用研究十分必要。
該研究中，課題組利用原位礦化的方法構(gòu)建了表面磷酸鈣修飾的黑磷烯，并探究其抗腫瘤活性及作為納米診療平臺的應(yīng)用潛能。在此過程中，黑磷不僅為礦化過程提供成核位點，并可提供必需的磷源——磷酸鹽（PO43-），從而在其表面實現(xiàn)原位可控礦化。研究表明，由于磷酸鈣層的pH響應(yīng)降解特性和Ca2+離子在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的過載，礦化黑磷較未修飾黑磷展現(xiàn)出了更強的選擇性殺傷腫瘤活性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，礦化黑磷可特異性靶向腫瘤細(xì)胞的線粒體，破壞線粒體結(jié)構(gòu)，進而誘導(dǎo)癌細(xì)胞通過線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑進入程序化死亡。此外，磷酸鈣礦化層可高效負(fù)載多種熒光成像分子及小分子藥物，驗證了其作為納米診療平臺的應(yīng)用潛能。相關(guān)研究證明了礦化黑磷作為生物活性納米材料在癌癥治療領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力，近一步拓展了活性磷療技術(shù)，也為無機活性納米制劑的開發(fā)及修飾提供了新思路。
相關(guān)工作以Calcium Phosphate Mineralized Black Phosphorous with Enhanced Functionality and Anticancer Bioactivity為題發(fā)表于材料領(lǐng)域國際期刊Advanced Functional Materials上。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省特支計劃、深圳孔雀計劃等項目支持。
礦化黑磷的制備及抗腫瘤活性示意圖
來源：深圳先進技術(shù)研究院材料所
