纳米生物医学前沿每周精选丨0422-0428

纳米人

2019-04-29

1. JACS：可渗透膜、对环境敏感的染料用于在活细胞内进行生物传感

具有对环境敏感特性荧光的染料对于研究活细胞中的蛋白质活性的动力学具有很好的帮助。当染料连接到蛋白质上后，其产生的荧光可以对蛋白质的构象变化、转译后的情况及蛋白质的相互作用进行反映。然而，这种染料-蛋白偶联物的应用目前还很有限，原因在于很难将它们装入细胞中进行进一步的应用。北卡罗莱纳大学教堂山分校Klaus M. Hahn团队设计了一个可渗透膜的、对环境敏感的生物传感器荧光团，它可以渗透穿过细胞膜并且可以通过非自然氨基酸(UAA)的诱变作用附着在活细胞内的蛋白质上。研究结果证明，mero166可以在细胞内对UAA进行标记，由此对小GTP酶 Cdc42具有很好的生物传感效果。而将mero166与小分子进行结合则会得到一个可渗透膜的探针，从而可以在细胞中对DNA甲基转移酶G9a进行有效定位。

Christopher J. MacNevin, Takashi Watanabe, Klaus M. Hahn. et al. Membrane-permeant, environment-sensitive dyes generate biosensors within living cells. Journal of the American Chemical Society. 2019

DOI: 10.1021/jacs.8b09841

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b09841

2. Angew：在NaNdF₄上包覆普鲁士蓝会产生新的交叉弛豫通路增强光热效果

在荧光材料中，致敏剂之间的交叉弛豫通常被认为是有害的，而在光热剂中则是有利的。新加坡南洋理工大学Timothy Thatt Yang Tan团队和南京邮电大学范曲立教授团队合作，首次将普鲁士蓝(PB)包覆在NaNdF₄纳米颗粒上制备出核-壳纳米复合物，结果发现在Nd³⁺离子的阶梯状能级与PB的连续能带之间会产生新的交叉弛豫通路来提高光热转换效率，实验也对增强的光热效应的机理进行了研究。体内光声成像和光热治疗结果则证实了这一增强的光热试剂的应用价值和潜力。这一工作提出了在不同材料间产生新的交叉弛豫路径的策略，进而为设计增强型光热试剂提供了新的方法。

Zhongzheng Yu, Wenbo Hu, Quli Fan, Timothy Thatt Yang Tan. et al. Generating New Cross Relaxation Pathways by Coating Prussian Blue on NaNdF₄ for Enhanced Photothermal Agents. Angewandte Chemie International Edition. 2019

DOI: 10.1002/anie.201904534

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201904534

3. ACS Nano：纳米粒子的体内清除途径

了解纳米粒子是如何从体内被清除的，是实现其临床转化必需条件。许多的纳米制剂的尺寸较大(> 6 nm)也无法被生物降解，所以它们不能由肾脏进行清除。那么，这些纳米材料清除的重要途径之一就是通过肝胆，但是目前人们对其中的转运机理还不是很清楚。多伦多大学Warren C. W. Chan教授团队探索了纳米材料通过肝胆进行体内清除的机理。肝胆清除一般是通过以下几种途径：肝窦、窦周隙、肝细胞、胆管和肠道等。实验发现，纳米颗粒与肝非实质细胞之间的相互作用决定了其清除的“命运”，因为其清除路线的每一步中都含有细胞，这些细胞可以改变纳米材料的物理化学特性，从而影响它们的粪便清除效率。研究发现，若去除了枯否细胞，则纳米材料通过粪便的排出量可以增加10倍以上。结合已有的研究结果，这一工作可以帮助人们对于纳米材料的体内清除途径建立一个更加系统完善的认识。

Wilson Poon, Warren C. W. Chan. et al. Elimination Pathways of Nanoparticles. ACS Nano. 2019

DOI: 10.1021/acsnano.9b01383

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.9b01383

4. AM：比色多功能传感方法用于构建健康监测系统

韩国成均馆大学Sunkook Kim团队和韩国汉阳大学Hanseung Lee团队合作研制了一种比色多功能基于光透射的耐久性健康监测系统。该系统包括基于4个铟镓氧化锌(IGZO)的光电晶体管组成的阵列、一个发射波长为405 nm的光源以及对pH和氯具有选择性的变色膜组成。在405 nm波长的光照下，处于应力腐蚀状态的膜会对pH和氯做出进而出现颜色的改变，其透射光强度也会随之变化，这种变化会被光电晶体管阵列以电流的形式接收。当pH值在10到12之间时，I_ds和R (I_ds/I_{pH 12})与pH值成反比，即当pH值从12降到10时，I_ds和R增加约10³倍。而对氯进行检测时，随着氯的浓度增加0.05 wt%，I_ds和R (Ids/I_{Cl 0 wt%})则会增加近50倍，当氯浓度达到0.30 wt%时，I_ds和R则会增加10³倍。该比色传感系统具有较高的稳定性、灵敏度和多种功能，是一种新型的健康诊断工具。

Healin Im, Hanseung Lee, Sunkook Kim. et al. A Colorimetric Multifunctional Sensing Method for Structural-Durability-Health Monitoring Systems. Advanced Materials. 2019

DOI: 10.1002/adma.201807552

https://doi.org/10.1002/adma.201807552

5. 浦侃裔Angew：有机光动力纳米抑制剂协同治疗癌症

光动力疗法(PDT)在癌症治疗中具有巨大的潜力，但它也会加剧肿瘤乏氧，进而影响其治疗的效果。南洋理工大学浦侃裔教授团队合成了一种有机光动力纳米抑制剂(OPNi)，它具有中和碳酸酐酶IX (CA-IX)的能力，而碳酸酐酶IX是乏氧介导的信号级联中的一个重要的分子靶点。OPNi是由作为光敏剂的半导体聚合物和CA-IX拮抗剂共轭的两亲性聚合物所组成。这种分子结构使得OPNi不仅可以选择性地结合CA-IX阳性癌细胞，促进其在肿瘤的积累，还可以对CA-IX的相关通路进行调控。实验将CA-IX的抑制作用整合到靶向PDT过程中，证明其可以产生协同效应并使得抗肿瘤效果优于单纯的PDT，同时也大大降低了乏氧诱导的肿瘤转移的可能。

Yuyan Jiang, Kanyi Pu. et al. Organic Photodynamic Nanoinhibitor for Synergistic Cancer Therapy. Angewandte Chemie International Edition. 2019

DOI: 10.1002/anie.201903968

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201903968

6. Angew：对光敏剂和前药进行精确集成以实现近红外光激发的联合治疗

将光敏剂与对活性氧(ROS)敏感的前药进行协同递送可以实现光触发ROS的生成和级联前药。然而，目前还缺乏可行的方法来以精确的比例递送这两个组成部分，因此其应用价值还有待挖掘。新加坡南洋理工大学赵彦利教授团队和中山大学梅林教授团队合作报告了主-客策略来构建实现两种成分比例最优的纳米递送平台，并最大限度地提高联合治疗的效果。这一平台的优点在于：（1）光敏剂和对ROS敏感的前药的比例可以很容易地被调整；（2）近红外(NIR)光作为单一的外部刺激可以使光敏剂发挥作用并激活紫杉醇前药的释放；（3）其在肿瘤积累过程中可以利用近红外光成像对其进行跟踪从而最大限度地提高光动力和化疗的疗效。

Hongzhong Chen, Lin Mei, Yanli Zhao. et al. NIR Light Activated Combination Therapy with Precisely Integrated Photosensitizer and Prodrug by a Host-Guest Strategy. Angewandte Chemie International Edition. 2019

DOI: 10.1002/anie.201900886

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201900886

7. JACS：奥斯特瓦尔德熟化介导合成均匀可控的MXF

MXF是一种包含两种以上组分的金属有机骨架(MOF)，如具有精确结构的无机纳米颗粒@MOF材料（NP@MOF），其在催化、能源和生物化学等领域具有重要的应用价值。然而，人们对于MXF的生长机制仍然不够了解，这也大大阻碍了对纳米级MXF配合物进行可控设计的研究。湖南大学谭蔚泓教授团队报告了一种利用奥斯特瓦尔德熟化介导的将MOF通过异相成核嫁接到单个多齿状无机胶体纳米晶上以制备MXF的方法。该过程依赖于在胶体纳米晶表面的羧酸基团。实验结果证明利用这一方法可以获得均匀的MXF，其中的NPs尺寸范围很广，并且MOF层的厚度也是可控的。研究由此制备了UCNP@ZrMOF并证明其可以实现近红外光激发诱导的单态氧生成。这一工作提出的嫁接策略为MXF的可控设计提供了新的思路，为开发先进功能材料大有帮助。

Yuan Liu, Weihong Tan. et al. Ostwald ripening-mediated grafting of metal-organic frameworks on a single colloidal nanocrystal to form uniform and controllable MXF. Journal of the American Chemical Society. 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b01563

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b01563

8. AFM：二维MoSe₂纳米片用于光热引发的癌症免疫治疗

在以纳米药物为基础的癌症治疗中，纳米材料在体内循环过程中的非特异性吸收和快速清除是导致治疗效率低下的主要原因。暨南大学陈填烽教授团队利用红细胞(RBC)膜对具有高光热转换效率的二维MoSe₂纳米片进行伪装，可以阻止巨噬细胞对其吞噬从而达到增强其血液相容性和延长循环时间的目的。RBC-MoSe₂产生的光热治疗(PTT)在体内具有非常好的抗肿瘤作用，可触发肿瘤相关抗原的释放去激活细胞毒性T淋巴细胞，同时也可以使得PD-1/PD-L1通路失活以避免免疫逃逸的发生。研究也发现，PTT会使得肿瘤微环境中的肿瘤相关巨噬细胞被有效地重编程为M1表型，进一步增强了其抗肿瘤的作用。因此，这种仿生功能化纳米平台也为设计PTT触发的免疫治疗提供新的策略。

Lizhen He, Tianfeng Chen. et al. Designing Bioinspired 2D MoSe2 Nanosheet for Efficient Photothermal-Triggered Cancer Immunotherapy with Reprogramming Tumor-Associated Macrophages. Advanced Functional Materials. 2019

DOI: 10.1002/adfm.201901240

https://doi.org/10.1002/adfm.201901240

9. Adv. Sci.：富含镁的三维培养系统可模拟骨发育微环境用于带血管化骨再生

蝾螈胚基的断肢再发育结果表明，通过模拟其发育微环境可以增强它的再生。镁转运蛋白-1 (MagT1)是一种选择性的镁转运蛋白，在小鼠胚胎软骨内骨化区的表达会有显著上调。上海交通大学蒋欣泉团队和张文杰团队合作设计了一种富含Mg的3D培养系统来为干细胞提供胚胎样环境。实验首先评估了与干细胞成骨分化能力相对应的MagT1表达水平，筛选出了适合构建成骨微环境的最佳Mg²⁺的浓度。结果表明，Mg²⁺可以选择性地激活丝裂原活化蛋白激酶/细胞外调节激酶(MAPK/ERK)通路来刺激成骨分化。随后实验制备了具有适当尺寸的富含Mg的微球以保证其中被包封细胞的生存。一系列实验结果表明，富含Mg的微环境不仅可以促进干细胞的成骨分化，而且有助于新生血管的形成。而利用这些富含Mg的细胞载体则可以在体内实现有效的带血管化骨再生。

Sihan Lin, Wenjie Zhang, Xinquan Jiang. et al. A Magnesium-Enriched 3D Culture System that Mimics the Bone Development Microenvironment for Vascularized Bone Regeneration. Advanced Science. 2019

DOI: 10.1002/advs.201900209

https://doi.org/10.1002/advs.201900209

10. Angew：可生物降解的二氧化硅纳米颗粒用于靶向线粒体进行细胞内蛋白递送

线粒体是哺乳动物细胞中的重要细胞器，其功能障碍也与多种疾病有关。因此，靶向线粒体蛋白的药物为多种疾病的治疗提供了一个非常有前途的策略。目前，靶向线粒体去递送小分子药物的方法是较为可行的，但并不适用于递送蛋白质、抗体等大分子。新加坡国立大学Shao Q. Yao团队和南京工业大学李林教授团队合作报告了一种利用可生物降解的二氧化硅纳米颗粒(BS-NPs)进行靶向线粒体地在细胞内递送天然蛋白和抗体的策略。这些载有蛋白的纳米颗粒的表面由三苯基膦(TPP)和可穿透细胞的聚二硫化物(CPD)进行修饰，因此能够在不被内溶酶体捕获的情况下被细胞摄取并有效地靶向线粒体。随后谷胱甘肽会引发其发生生物降解并释放天然功能蛋白，从而参与后续的生物过程。

Peiyan Yuan, Lin Li, Shao Q. Yao. et al. Mitochondria-Targeting Intracellular Delivery of Native Proteins by Using Biodegradable Silica Nanoparticles.

Angewandte Chemie International Edition. 2019

DOI: 10.1002/anie.201901699

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201901699

11. 张凡Angew综述：光学多路生物检测技术改善生物医学诊断

由于疾病的发展通常涉及多种化学物质和生物分子，因此传统地通过单次检测来确定一种疾病的标志物的分析方法通常是不够准确的。多靶点的同时分析在基础生物医学研究和临床应用中也发挥着越来越重要的作用。而要推动多靶点同时分析的发展，就要开发出高通量的多靶点生物分析技术。复旦大学张凡教授团队系统地综述了近年来将光学多路复用分析技术应用于生物医学诊断领域的研究进展；重点介绍了从多化学物质的生物传感和多色细胞示踪技术发展到活体多路复用生物成像技术的发展历程；最后也展望了生物多样性分析所面临的机遇和挑战。

Yong Fan, Fan Zhang. et al. Optical multiplexed bioassays improve biomedical diagnostics. Angewandte Chemie International Edition. 2019

DOI: 10.1002/anie.201901964

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201901964

12. CM：异质结构的共价有机纳米片用于进行对乏氧肿瘤的光动力治疗

光动力治疗(PDT)由于其依赖氧的特性，目前在治疗乏氧肿瘤时效率较低。中科院长春应化所田华宇团队制备了具有供体-受体分子异质结构的共价有机纳米片(CONs)。CON可通过I型PDT和I型PDT联合光热治疗(PTT)两种策略来治疗乏氧肿瘤。首先，分子异质结构可以提供高效的电荷载体分离，从而获得具有长寿命的电子和空穴，电子可以将O₂还原成O2^•–同时空穴可以氧化水生成·OH，由此进行I型PDT来克服于乏氧的限制。另外，上述由光激发产生物种会重新组合，由此产生了非辐射衰减并且散发热量进行PTT。实验结果证明，在单波长照射下，经静脉注射CONS后可以利用I型PDT和PTT对裸鼠进行有效的肿瘤治疗。

Kui Wang, Huayu Tian, Huayu Tian. et al. Covalent Organic Nanosheets Integrated Heterojunction with Two Strategies to Overcome Hypoxic-Tumor Photodynamic Therapy. Chemistry of Materials. 2019

DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b00265

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.chemmater.9b00265

13. 曲晓刚ACS Nano：MOF/酶纳米结构用于自激活的级联反应进行体内创伤愈合

基于金属有机骨架(MOFs)的过氧化物模拟酶在生物医学领域中的应用较少，其中一个主要原因是它们的最佳反应pH值为3-4的强酸环境中，这就严重限制了它们在中性pH值的生命系统中的应用。此外，若直接引入高浓度的H₂O₂也会对正常组织造成损伤。中科院长春应化所曲晓刚团队选用超薄的二维MOF (2D CuTCPP(Fe))纳米片作为过氧化物酶并负载葡萄糖氧化酶(GOx)制备了这种混合型纳米催化剂。其中，GOx会使得葡萄糖转化为葡萄糖酸和H₂O₂，这样可以避免直接使用高浓度的有毒H₂O₂所造成的副作用，而且生成的葡萄糖酸也可以将pH值从7降低到3-4，进而激活二维Cu-TCPP(Fe)纳米片的过氧化物模拟酶活性。生成的H₂O₂也能用于激活2D Cu-TCPP(Fe)纳米片进行后续的催化反应，高效地生成羟基自由基实现体内抗菌。

Xinping Liu, Xiaogang Qu. et al. 2D Metal-Organic Framework/Enzyme Hybrid Nanocatalyst as Benign and Self-Activated Cascade Reagent for in Vivo Wound Healing. ACS Nano. 2019

DOI: 10.1021/acsnano.8b09501

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b09501

14. 郑杰Angew：利用可由肾清除的金纳米颗粒去改善抗癌药物的体内转运

利用纳米粒子去精确地控制抗癌药物在正常和癌变组织中的体内转运是实现纳米药物临床转化的关键，这需要从根本上理解纳米粒子是如何的抗癌药物递送过程中的“靶向-清除”和“渗透-保留”进行影响的。德克萨斯大学达拉斯分校郑杰教授团队以抗癌药物阿霉素为模型，系统地研究了可由肾清除的金纳米粒(AuNPs)对药物在癌组织和正常组织中的渗透、分布和滞留的影响。实验结果表明，AuNPs既保持了游离药物利用高肿瘤血管通透性去快速靶向肿瘤的优势，而且也可以加速非靶向药物的体内清除。这一研究结果表明，利用纳米粒子可以调和抗癌药物在体内递送时存在的矛盾问题。

Chuanqi Peng, Jie Zheng. et al. Tuning in vivo transport of anticancer drugs with renal-clearable gold nanoparticles. Angewandte Chemie International Edition. 2019

DOI: 10.1002/anie.201903256

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201903256

15. JACS：内源性ROS触发的形态改变可以增强其与线粒体的协同作用

国家纳米科学中心乔增莹、王浩团队报道了利用内源性活性氧(ROS)去引发多肽类偶联物(PPCs)发生形态改变，进而可以与线粒体发挥协同作用实现更好的肿瘤治疗效果。PPCs是由（1）与聚(乙二醇)共轭的多肽KLVFF（2）靶向线粒体的细胞毒性肽KLAK和（3）聚乙烯醇骨架等所组成的。因此PPCs纳米颗粒可以进入细胞并且靶向线粒体。由于大多数癌细胞的线粒体周围的活性氧生成过多，PPCs中的硫代酮连接物会被裂解，导致纳米颗粒转化为纤维状纳米结构。这种纳米纤维会暴露KLAK进而使得其与线粒体之间的多价协同作用增强，在体内产生对癌细胞具有选择性的细胞毒性和显著的肿瘤抑制作用。这一工作也是利用细胞内的ROS触发材料发生形态转化的首例，表明这一策略可以通过增强与靶向位点的相互作用来为疾病的诊断和治疗提供一个新的方法。

Dong-Bing Cheng, Zeng-Ying Qiao, Hao Wang. et al. Endogenous ROS-Triggered Morphology Transformation for Enhanced Cooperative Interaction with Mitochondria. Journal of the American Chemical Society. 2019

DOI: 10.1021/jacs.8b07727

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b07727

16. 张凡Angew：稳定、波长可调的近红外II区荧光染料用于体内生物成像和传感

开发在900-1700 nm波长范围内有活性，具有可调谐的波长和传感性能的小分子有机荧光团是目前生物体内光学成像和生物传感研究的热点。复旦大学张凡教授团队开发了一种新型荧光染料CX，其在生理环境中表现出良好的化学稳定性和光稳定性，并具有可调谐的光学性能，最大吸收/发射波长为1089/1140 nm。实验结果证明CX可以被用于进行高对比度的活体生物成像和多色检测，造成的光学串扰非常低。实验也研究了CX染料在深层组织中的福斯特共振能量转移(FRET)过程，进而证明它可以通过检测OONO^-来监测药物诱导产生的肝毒性。

Zuhai Lei, Fan Zhang. et al. Stable, Wavelength-Tunable Fluorescent Dyes in the NIR-II Region for in-vivo High-Contrast Bioimaging and Multiplexed Biosensing. Angewandte Chemie International Edition. 2019

DOI: 10.1002/anie.201904182

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201904182

17. ACS Nano：基于单壁碳纳米管的实时荧光成像可改善卵巢癌手术后的存活率

对晚期卵巢癌(OC)的细胞减少手术进行改善是该疾病治疗所面临的一个重要难题。而基于靶向的分子荧光成像则可以在显微镜下帮助实现完整的肿瘤切除。哈佛医学院Lorenzo Ceppi团队和麻省理工学院Neelkanth M. Bardhan团队合作，利用反射/荧光成像系统和原位OC小鼠模型来对肿瘤的检测进行量化，并评估了荧光成像引导的手术对术后生存率的影响。实验使用的造影剂是一种可腹腔注射的纳米分子探针，由单壁碳纳米管与M13噬菌体偶联组成，该噬菌体具有可与在OC中过表达的细胞外蛋白SPARC结合的修饰肽。结果表明，该成像系统能够检测到近红外II区荧光(1000 - 1700 nm)并可实时显示视频图像来指导手术的去瘤过程。原位OC小鼠模型的实验结果也证明，与常规手术相比，这种荧光成像指导的手术切除肿瘤会改善动物的术后存活率。

Lorenzo Ceppi, Neelkanth M. Bardhan. et al. Real-Time Single-Walled Carbon Nanotube-Based Fluorescence Imaging Improves Survival After Debulking Surgery In An Ovarian Cancer Model. ACS Nano. 2019

DOI: 10.1021/acsnano.8b09829

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b09829

18. 北师大CM：利用光捕获策略获得的具有窄发射带的AIE材料

聚集诱导发光材料(AIEgens)克服了传统有机荧光团的聚集猝灭(ACQ)现象，近年来受到越来越多的关注。尽管有机AIEgens具有显著的优点和巨大的发展科技，但大多数的AIEgens都有较宽的发射光谱，半峰全宽值(FWHM)超过100 nm，这很不利于它们的实际应用。北京师范大学牛丽亚团队和杨清正团队合作，利用光捕获技术设计了一种荧光强度更高、发射带更窄的超分子聚合物AIE材料。这种AIE材料是一种由四氢键单体四苯乙烯(TPE)和硼-二吡咯亚甲基(BODIPY)组成的超分子聚合物。其中，TPE分子收集到的激发能量可以被有效地转移到BODIPY中，其荧光强度提高了6倍并使得发射带变窄，FWHM从148 nm减小到32 nm。研究结果表明，这种AIE材料可以成功地被应用于体内外的荧光和化学发光成像，并显示出优于传统AIE材料的成像性能。

Xin Zhu, Li-Ya Niu, Qing-Zheng Yang. et al. AIE Materials with Narrowed Emission Band by Light-Harvesting Strategy: Fluorescence and Chemiluminescence Imaging. Chemistry of Materials. 2019

DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b01338

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.chemmater.9b01338

19. JACS：计算机指导的设计对pH响应的有机光催化剂及其在双控聚合的应用

悉尼新南威尔士大学徐江涛团队、Cyrille Boyer团队和山东大学刘文剑团队合作，利用全计算机指导的策略发现了一种可切换的高效有机光催化剂(OPC)，该催化剂在pH值为5时为无色，而在pH值为7时则恢复了较强的可见光吸收和光活性。这也是首次完全利用密度泛函理论(DFT)去设计OPC的例子。实验通过对设计的OPC进行综合表征，证实了计算预测的准确性。随后研究发现OPC在绿色LED下会在水相发生光诱导电子/能量转移可逆加成-断裂链转移(PET-RAFT)聚合，并证明了pH值的轻微变化以及光的消失可以使得聚合停止。此外，研究也发现在可见光下，通过将二氧化碳鼓泡到反应溶液中可以显著降低其聚合速率，而如将其暴露在氮气中则可以完全恢复其聚合的速率。

Chenyu Wu, Wenjian Liu, Jiangtao Xu, Cyrille Boyer. et al. Computer-Guided Discovery of a pH-Responsive Organic Photocatalyst and Application for pH and Light Dual-Gated Polymerization. Journal of the American Chemical Society. 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b01096

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/pdf/10.1021/jacs.9b01096

20. ACS Nano：相互关联的单细胞分析揭示纳米材料放射增敏的生物学机制

纳米粒子具有的放射增敏性能在提高放射治疗效果、提高治愈率和降低肿瘤发病率等方面具有重要作用。但是人们目前由于其中的相关机制的认识还很不足。南澳大利亚大学Ivan M. Kempson团队研究发现金纳米粒子的存在会导致胸腺苷酸合成酶的下调，而这对与耐辐射的S期细胞的DNA损伤修复过程来说非常重要。实验通过开发一种交叉相关的方法来研究细胞亚群对金纳米颗粒的摄取概率以及与之相关的增敏作用。实验发现，少数量的纳米颗粒会产生脱敏的作用，而增敏作用会优先影响S期细胞，并且同源重组是DNA损伤反应的主要形式。这种小却耐辐射的S期细胞群与其更强的增殖能力有关。这一工作表明放射增敏造成DNA损伤的增强不一定是由于DNA双链断裂(DSBs)数量的增加造成的，而是由于纳米颗粒通过下调胸腺苷酸合成酶等修复蛋白所导致的损伤反应。

Tyron Turnbull, Ivan M. Kempson. et al. Cross-Correlative Single-Cell Analysis Reveals Biological Mechanisms of Nanoparticle Radiosensitization. ACS Nano. 2019

DOI: 10.1021/acsnano.8b07982

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b07982

21. CM：对光响应的前药超分子纳米系统用于癌症的联合治疗

光照引发的化疗前药随需释放已成为癌症治疗的研究热点。南洋理工大学赵彦利团队和重庆大学罗忠团队合作设计了一种基于前药的超分子纳米颗粒(HA-aPS-aCPT)，它是由(1)β-环糊精共轭的聚合物透明质酸(HA-CD),(2)被ROS响应的缩硫酮笼化的金刚烷改性的喜树碱前药(aCPT)笼和(3)金刚烷改性的光敏剂(aPS)组成，可用于进行光动力治疗和光控化疗。实验发现，aCPT可通过裂解对ROS敏感的缩硫酮来释放喜树碱，而ROS是由aPS在光照射下产生的。HA-aPS-aCPT纳米粒子在水溶液中具有良好的胶体稳定性和单分散性。共聚焦和流式结果证实MDA-MB-231细胞可以对HA-aPS-aCPT进行选择性摄取，该过程是由于透明质酸的靶向性和CD44受体介导的内吞作用完成的。细胞存活实验表明，HA-aPS-aCPT纳米粒子在黑暗中具有很小的细胞毒性，而在光照下具有较高的细胞毒性。体内实验则表明HA-aPS-aCPT纳米粒子可以在MDA-MB-231裸鼠肿瘤中有效地积累，而静脉注射HA-aPS-aCPT纳米颗粒并光照射后肿瘤则会明显消退。

Soo Zeng Fiona Phua, Chencheng Xue, Zhong Luo, Yanli Zhao. et al. Light-Responsive Prodrug-Based Supramolecular Nanosystems for Site-Specific Combination Therapy of Cancer. Chemistry of Materials. 2019

DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b00439

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.chemmater.9b00439