近日，哈爾濱工程大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院教授蓋世麗及所在無機(jī)功能材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究團(tuán)隊提出了一種癌癥光熱療法療效提升新策略，在該治療方案指導(dǎo)下的小白鼠實驗中，異種移植了4T1腫瘤的小白鼠處在808納米激光照射下，腫瘤抑制率高達(dá)97.45%，為納米材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用提供了重要的理論基礎(chǔ)。

相關(guān)成果以“‘ETC’策略增強(qiáng)的光熱與缺陷工程促進(jìn)的多酶活性協(xié)同個性化抑制腫瘤生長”為題發(fā)表在化學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《美國化學(xué)會志》上，并被選為封面文章。

《美國化學(xué)會志》封面 課題組供圖

納米酶的合成及腫瘤微環(huán)境特異性激活的協(xié)同抗癌機(jī)理示意圖 課題組供圖

傳統(tǒng)惡性腫瘤治療方法包括放療、化療和手術(shù)切除等，往往伴隨著不良預(yù)后和不可避免的毒副作用，光熱療法作為一種新型癌癥治療手段，將具有較高光熱轉(zhuǎn)換效率的材料注射入人體內(nèi)部，利用靶向性識別技術(shù)聚集在腫瘤組織附近，在外部光源的照射下將光能轉(zhuǎn)化為熱能，以最小的侵入性和高精確性殺死癌細(xì)胞，已成為癌癥診斷和治療的潛在對策。

但在臨床應(yīng)用中，傳統(tǒng)光能轉(zhuǎn)化材料存在熱擴(kuò)散引起健康組織熱損傷、熱休克反應(yīng)加劇腫瘤細(xì)胞熱耐性、非特異性光熱引起生物安全問題、單一療法效率不足等風(fēng)險。為了解決這些問題，蓋世麗及所在團(tuán)隊結(jié)合抗癌治療新武器“納米酶”，引入一種“電子傳輸鏈干擾和協(xié)同輔助治療”的策略。

“納米酶”能在溫和的生理條件下高效催化酶的底物，用于增強(qiáng)腫瘤催化治療。蓋世麗及所在團(tuán)隊設(shè)計出具有三種不同酶活性鐵摻雜的中空鈰基納米酶，它可以響應(yīng)不同底物分子，如超氧陰離子、過氧化氫等，在腫瘤微環(huán)境中各司其職。在正常的生理環(huán)境下，該納米酶就像是合上的“鎖”，只有在響應(yīng)腫瘤微環(huán)境過氧化氫和弱酸性兩把“鑰匙”的驅(qū)動下，納米酶的光熱和成像功能會被特異性地激活，大大減少了對正常細(xì)胞的傷害，有效避免副作用。同時通過表面功能化三苯基膦分子，為納米酶裝上“導(dǎo)航”，使其精準(zhǔn)定位到腫瘤細(xì)胞的線粒體，通過“電子傳輸鏈”策略，下調(diào)腫瘤細(xì)胞中的熱休克蛋白，進(jìn)而緩解腫瘤細(xì)胞耐熱性。這一研究克服了傳統(tǒng)光熱治療的多種局限，實現(xiàn)了有效的腫瘤特異性的協(xié)同溫和光熱及納米催化治療。

相關(guān)研究成果對實現(xiàn)具有多類酶催化性質(zhì)的納米生物材料的設(shè)計制備、腫瘤光熱治療療效提升等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義，有望為腫瘤的治療提供新方法，促進(jìn)我國相關(guān)生物醫(yī)用材料發(fā)展水平。

據(jù)悉，哈爾濱工程大學(xué)博士生董書明為論文第一作者，哈爾濱工程大學(xué)博士生董禹杉為共同第一作者，蓋世麗為第一通訊作者，哈爾濱工程大學(xué)教授楊飄萍、黑龍江大學(xué)教授謝穎為共同通訊作者，哈爾濱工程大學(xué)為第一單位。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.2c09608

來源：《美國化學(xué)會志》