新型智能纳米诊疗剂用于恶性肿瘤的绿色无创协同治疗

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癌症(恶性肿瘤)已经成为威胁人类健康的头号杀手,如何发展新型高效的癌症治疗手段,实现“提高治疗效果”和“规避毒副作用”的共赢,是目前癌症治疗研究领域的一大热点。近日,美国国立卫生研究院(NIH)的陈小元教授课题组合成了一种新型的智能纳米诊疗剂,有望实现针对恶性肿瘤的绿色无创协同治疗。

气体治疗,主要是依靠气体分子取代传统的化疗药物,用于诱导肿瘤细胞的凋亡,从而达到杀死肿瘤细胞和抑制肿瘤生长的目的。由于气体本身对正常细胞的毒性极小甚至没有毒性,所以被认为是一种“绿色”的肿瘤治疗手段,具有广阔的应用前景。肿瘤饥饿治疗作为一种无创治疗手段,可以阻断肿瘤区的营养和能量的供给,从而有效遏制肿瘤细胞的繁殖,达到“饿死”肿瘤细胞的目的。因此,如果将肿瘤饥饿治疗与气体治疗相结合,便可以发展一种新型的肿瘤绿色无创协同治疗模式,大幅度提高癌症治疗的效果,同时有效规避对正常组织器官的毒副作用,具有广阔的临床应用前景。

近期,美国国立卫生研究院(NIH)的陈小元教授课题组与深圳大学和美国马里兰大学的研究人员合作,利用无毒且可降解的空心介孔氧化硅纳米颗粒来同时装载葡萄糖氧化酶和 L - 精氨酸,合成了一种新型智能纳米诊疗剂,从而实现针对恶性肿瘤的绿色无创协同治疗。一方面,葡萄糖氧化酶可以将肿瘤区的葡萄糖转化为葡萄糖酸和过氧化氢,不仅可以切断肿瘤赖以生长的能量供应,达到“饿死”肿瘤的目的;还可以利用过氧化氢高效杀死肿瘤细胞,从而将传统的肿瘤饥饿疗法发展成更为高效的肿瘤“类饥饿”疗法。另一方面,肿瘤“类饥饿”疗法中所生成的高浓度酸性过氧化氢又可以氧化并加速 L - 精氨酸的分解,生成高浓度的一氧化氮(NO)气体,进一步增强 NO 气体对肿瘤细胞的杀伤作用,从而实现“类饥饿”增强型气体治疗,达到高效根除恶性肿瘤的目的。此外,这种新型的肿瘤“类饥饿 /NO 气体”绿色无创协同治疗模式仅仅消耗肿瘤区的葡萄糖,不需要任何外界刺激,不受组织穿透深度和氧浓度的限制,适用于治疗所有恶性肿瘤,同时不会产生任何毒副作用。

新型智能纳米诊疗剂用于恶性肿瘤的绿色无创协同治疗

模仿进化有望治疗癌症

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相关论文以封面文章的形式发表于《Angewandte Chemie International Edition》上,并入选 Very Important Paper (VIP),文章的第一作者是博士后范文培。这一研究成果有望为新型气体智能纳米诊疗剂的设计制备以及未来绿色无创协同治疗技术的临床应用奠定坚实的实验基础,具有非常重要的研究意义和潜在的应用价值。

原文:Glucose-Responsive Sequential Generation of Hydrogen Peroxide and Nitric Oxide for Synergistic Cancer Starving-Like/Gas Therapy

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