復旦大學Nat. Commun.：上轉換納米復合材料通過精確控制微觀溫度來編程組合癌癥治療

【引言】

組合癌癥療法需要使用不止一種治療模式來治療患者，因而能夠展現出更好的癌癥治療作用以減少復發。目前，化療、放療、光熱療法和光動力治療等多種治療方法已經被應用在癌癥治療中，其中將化療與光熱治療結合起來治療癌癥是最常見的。但是，化療與光熱治療的調度及其如何影響癌癥治療效果還沒有被深入研究，主要的挑戰在于實現兩種治療模式的順序控制。

【成果簡介】

近日，復旦大學李富友教授課題組設計了一種溫度敏感的上轉換納米復合材料用于化療-光熱治療組合治療，并通過監測上轉換發光納米復合材料的微觀溫度，光熱效應可以實現熱觸發的、先光熱治療后化療的組合癌癥療法。研究還發現，在化療藥物和熱量的保持在相同水平的條件下，組合療法能夠獲得更好的治療效果。該成果以題為"Upconversion nanocomposite for programming combination cancer therapy by precise control of microscopic temperature"發表在Nature Communications上。

【圖文導讀】

圖1 編程的組合療法示意圖

圖2 納米復合材料的形貌表征

(a) NaLuF₄:Yb,Er的TEM圖片；

(b) NaLuF₄:Yb,Er@NaLuF₄的TEM圖片；

(c) NaLuF₄:Yb,Er@NaLuF₄@SiO₂的TEM圖片;

(d) NaLuF₄:Yb,Er@NaLuF₄@Yolk Shell-SiO₂的TEM圖片。

圖3 TR-UCNS的光學和溫度傳感特性

(a) 水溶液中相同Er³⁺ 溶度條件下YSUCNP、YSUCNP-PdPc和YSUCNPPdPc@DPPC-DOX (TR-UCNS)的上轉換發光光譜；

(b) TR-UCNS 的吸收光譜；

(c) ln (I₅₂₅/I₅₄₅) 對1/T 的曲線來校準TRUCNS的溫度標尺；

(d) 730納米激光照射下水溶液中TRUCNS的視在溫度與特征溫度的升高曲線。

圖4 TR-UCNS的藥物釋放行為

(a) 外部加熱條件下TRUCNS水分散液的DOX釋放行為；

(b) 730納米激光照射條件下TRUCNS水分散液隨著時間的DOX釋放速率。

圖5 本征溫度感應和細胞水平的藥物釋放

(a) MIA PaCa-2細胞內ln (I₅₂₅/I₅₄₅) 對1/T 的曲線來校準TRUCNS的溫度標尺；

(b) 730納米激光照射下TRUCNS標記細胞的視在溫度與特征溫度升高曲線；

(c) 730納米激光照射下TRUCNS標記細胞在光熱觸發化療中的溫度成像和發光成像；

(d) 730納米激光照射下TRUCNS標記細胞在光熱療法中的溫度成像和發光成像。

圖6 細胞水平上編程組合治療

(a) 編程組合治療的示意圖；

(b) YSUCNP-PdPc@DPPC-DOX 標記的MIA PaCa-2 PPI細胞的甲基噻唑基四唑測定。

圖7 小鼠體內本征溫度感應和編程組合治療

(a) 組織幻影內ln (I₅₂₅/I₅₄₅) 對1/T 的曲線來校準TRUCNS的溫度標尺；

(b) 730納米激光照射下利用光纖光譜儀檢測的荷瘤小鼠內TR-UCNS的上轉換發光光譜；

(c) 治療后不同組小鼠腫瘤的生長情況；

(d) 編程組合治療的荷瘤小鼠的典型照片。

?【小結】

本文報道了一和溫度響應的上轉換納米體系，同時包載了化療藥物和光熱劑。利用730納米激光可以誘發上轉換納米復合材料產生光熱效應，進而實現熱觸發的藥物釋放，而且編程組合治療效果也在小鼠體內得到驗證。總之，該工作發展了一種非侵入的方法來精確調節化療和光熱治療的聯合過程，不僅實現了每種治療模式的充分利用，還為開發下一代癌癥治療策略提供了研究思路。

文獻鏈接：Upconversion nanocomposite for programming combination cancer therapy by precise control of microscopic temperature??(Nat. Commun. 2018, DOI: 10.1038/s41467-018-04571-4)

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