NPG Asia Mater.：二維材料用于腫瘤放療增敏取得新進展

【引言】

放療是一種重要的腫瘤臨床治療手段，而單獨的放療只對輻射敏感的部分腫瘤有較好的療效，大部分腫瘤對輻射并不敏感。因此，在放療中引入各種放療增敏劑來提高惡性腫瘤的輻射敏感性，盡可能地減輕或避免對正常組織的輻射損傷，是放射工作者孜孜不倦、永不懈怠追求的夢想。理想的放療增敏劑不僅具有高的放療敏感性和穩定性，而且可經表面功能化修飾后延長血液循環時間促進腫瘤靶向效果，同時，具有特異性輔助成像功能的增敏材料可用于實時監測放療效果。

Se作為人體必需的微量元素，其中元素態的硒納米粒子、有機硒化合物、硒-金屬配合物以及核-殼結構的納米硒復合體系均可實現良好的增敏放療效果。Bi (Z=83)具有高的X射線衰減系數，在X射線作用下產生顯著的光電效應、康普頓效應以及微弱的俄歇電子效應，進而增強了X射線對腫瘤組織的損傷。Se與Bi通過共價鍵形成的拓撲學異構體二維Bi₂Se₃納米片，具有良好的生物相容性、體內可降解性和低毒性，值得注意的是，因其特殊的表面性能、高的光熱轉換效率而具備多重成像功能，故而成為生物醫學尤其是腫瘤診療領域研究的熱點。

【成果簡介】

近日，暨南大學化學與材料學院陳填烽教授和中國科學院深圳先進技術研究院喻學鋒研究員（共同通訊作者）合作，利用Bi元素大的X射線衰減性能，Se的表面等離子體共振效應、抗腫瘤活性、體內可降解性，設計合成了一種二維超薄Bi₂Se₃納米片，利用其優良的光熱轉換效率，實現體內光聲成像介導的腫瘤靶向放射治療。經RGD多肽修飾后該納米片表現出優越的腫瘤靶向能力、高效的放射增敏作用、體內可降解性和低的肝累積及肝毒性。進一步的增敏機制研究發現，靶向硒化鉍納米片(Bi₂Se₃-CS-RGD NSs)增敏放療激活線粒體介導的內源性凋亡通路，在高能X射線作用下可促進細胞內超氧化物陰離子轉化成單線態氧，對腫瘤細胞造成原發性損傷，抑制TrxR活性破壞了細胞內氧化還原平衡，抑制了細胞自我修復能力相關蛋白的表達，激活了DNA損傷介導的p53通路，最終引起了細胞凋亡。這項研究為成像介導的腫瘤靶向放射治療提供了一種有效的臨床可行方法。此項研究成果以“Decorated ultrathin bismuth selenide nanosheets as targeted theranostic agents for in vivo imaging guided cancer radiation therapy”為題發表在NPG Asia Materials上。

【圖文導讀】

圖1. 靶向硒化鉍納米片(Bi₂Se₃-CS-RGD NSs)用于體內光聲成像介導的腫瘤放射治療設計思路圖

圖2. Bi₂Se₃-CS-RGD NSs的體內增敏放療效果

(A)光聲成像技術實時監測靶向硒化鉍納米片(Bi₂Se₃-CS-RGD NSs)快速、準確地累積于腫瘤部位；

(B) MRI技術評價Bi₂Se₃-CS-RGD NSs的體內增敏放療效果；

(C)腫瘤體積變化；

(D)相對腫瘤生長率。

【團隊介紹】

陳填烽課題組一直致力于靶向納米藥物的化學設計及其在腫瘤診療中的應用及機理研究，相繼在Angew Chem Int Edit、ACS Nano、Advanced Functional Materials、Biomaterials等本領域重要期刊上發表研究論文超過百篇。其中，20篇論文被Advanced Functional Materialsc等雜志當做封面文章發表。研究工作得到了中組部萬人計劃青年拔尖人才項目、國家高技術研究發展計劃(863計劃)項目、國家自然科學基金及廣東省自然科學杰出青年基金等項目的資助。

文獻鏈接：Decorated ultrathin bismuth selenide nanosheets as targeted theranostic agents for in vivo imaging guided cancer radiation therapy,?NPG Asia Materials (2017) 9, e439; doi: 10.1038/am.2017.167

本文由暨南大學陳填烽課題組提供。

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