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Advanced Materials:肿瘤微环境特异性诱导激活的新型自增强肿瘤影像和高效治疗

众所周知,相比于活体正常组织和器官,肿瘤病灶区的微环境具有自身特异性,普遍呈现如偏酸性(低pH)、富含H2O2、还原性(乏氧)等特征。目前,肿瘤诊疗过程中,亟待解决基于磁共振精准影像介导下的肿瘤高效治疗的医学难题;然而,如何利用诊疗材料的巧妙设计,从而实现基于肿瘤微环境特异性诱导激活的自增强磁共振影像介导的高效治疗技术,依然面临着巨大挑战。


Advanced Materials:肿瘤微环境特异性诱导激活的新型自增强肿瘤影像和高效治疗


近期,华东师范大学化学与分子工程学院、上海市绿色化学与化工过程绿色化重点实验室步文博教授研究团队,在团队前期工作提出的“化学动力学疗法”新概念的基础上(Angewandte Chemie-International Edition, 2016, 55, 2101-2106),进一步利用铁基二硫化铁无机纳米材料特异性响应肿瘤微酸性和过氧化氢等功能特性,实现了肿瘤微环境特异性诱导激活的自增强磁共振成像(MRI)和高效治疗。该团队科研人员利用二硫化铁与肿瘤微环境中过表达的过氧化氢反应,使其表面生成一层氧化铁的变价层,从而改变了二硫化铁的磁学性质及表面铁的价态,进而激活了材料的MRI信号,赋予二硫化铁具有自增强MRI成像功能;同时,肿瘤的微酸特性可以促使二硫化铁产生部分二价亚铁离子,亚铁离子高效歧化肿瘤微环境中累积的过氧化氢,该化学动力学疗法可以高效产生高氧化性的羟自由基,进而引起肿瘤细胞的蛋白变性、DNA断裂、磷脂膜损伤和线粒体破坏等一系列氧化损伤,最终引起癌细胞的凋亡,这类基于先酸解离再过氧化氢歧化的逻辑响应关系,显著提高了肿瘤治疗的特异性,有效避免在过氧化氢过表达的炎症区产生副作用;值得一提的是,该研究首次提出利用二硫化铁优异的光热转换能力,辅助促进了二硫化铁发生化学动力学疗法羟自由基的产生效率,显著提升了化学动力学疗法的治疗效果,实现了光热治疗与化学动力学治疗的协同增强治疗。该研究工作提出的“利用变价元素化合物特异性响应肿瘤微环境实现自增强影像和高效治疗”的创新思路,将为探索其它材料体系的高性能纳米诊疗剂的设计提供了借鉴性研究思路。

这一研究成果已于近期发表于Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201701683),第一作者为唐忠敏博士生。



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