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南方医科大涂盈锋《Advanced Science》:一种具有近红外光响应的仿生纳米平台用于光热及化疗协同治疗

近日,南方医科大学涂盈锋教授团队在国际学术刊物Advanced Science(IF=15.804)发表了题为“Hyperthermia‐Triggered On‐Demand Biomimetic Nanocarriers for Synergetic Photothermal and Chemotherapy”的研究论文,并被选为当期的Frontispiece。该文主要开发了一种具有近红外光响应的仿生纳米平台用于协同的光热及化疗。



在肿瘤治疗领域,纳米粒因其独特的尺寸效应引起了广泛的关注。然而纳米粒的被动靶向效果相对有限,尤其对于单一化疗药物的递送,往往容易引起全身的毒副作用且具有较高的肿瘤复发率。近年来,人们在化疗的基础上,逐渐发展了多种具有不同特色的肿瘤治疗方法,如光热疗法、光动力学疗法、饥饿疗法等。然而,这些单一的疗法都存在一定的缺陷而影响疗效,多模式的协同治疗有望革新肿瘤治疗所面临的困境。



涂盈锋教授团队与中山大学彭飞团队及荷兰埃因霍芬理工大学的Jan van Hest团队展开合作设计出了一种基于金纳米棒的多功能仿生纳米体系。研究人员以顺铂与透明质酸上的羧基之间的离子螯合作用为灵感,对金纳米棒表面进行巯基透明质酸的改性,成功地在金纳米棒表面交联形成了凝胶载药储库,使得经典抗癌药物阿霉素与顺铂能够同时实现负载。此外,为了达到更好的肿瘤靶向效果,该研究在纳米载体表面包裹了肿瘤细胞膜,最终得到仿生纳米体系。当与同源及非同源肿瘤细胞共孵育时,该仿生纳米载体能够选择性地富集于同源肿瘤细胞内,表现出了优异的肿瘤靶向能力。采用尾静脉注射24小时后,载体实现了在小鼠移植瘤内的大量富集。在近红外激光的照射下,载体内核的金纳米棒可产生光热效应,局部的热能触发了负载化疗药物的释放,从而实现针对肿瘤的协同的光热及化疗。该研究论文的第一作者单位和最后通信作者单位均为南方医科大学药学院,其中论文第一作者为药学院2018级硕士研究生高俊彬,末位通讯作者为涂盈锋教授;中山大学彭飞教授及荷兰埃因霍芬理工大学的Jan van Hest教授为共同通讯作者。研究得到了中组部海外青年项目、国家自然科学基金、广东省自然科学基金以及珠江学者等项目的支持。另外,涂盈锋教授团队在微纳米马达再生医学领域取得了新的研究进展。研究结果以“Wireless Manipulation of Magnetic/Piezoelectric Micromotors for Precise Neural Stem-Like Cell Stimulation(无线操纵磁控压电微马达精准刺激类神经干细胞)”为题,在化学类国际材料科学期刊Advanced Functional Materials (IF=15.621)在线发表。该工作是与中山大学相互合作的成果。药学院涂盈锋教授、中山大学材料科学与工程学院彭飞教授为本文共同通讯作者。南方医科大学硕士研究生刘璐为本文的第一作者。该研究受到国家自然科学基金、广东省青年珠江学者项目的支持。奈梅亨大学Daniela A. Wilson教授参与了本项研究,为论文的共同作者。



中枢神经再生一直是生物医学领域的重大课题。研究人员发现,除了不可分化的成熟神经细胞以外,中枢神经系统中仍存在着保持分化潜能的神经前体细胞即神经干细胞。如果能促使神经干细胞分化为神经细胞,替代受损的神经细胞,则有望修复神经回路。近几十年来,有研究人员利用不同的诱导手段如电和化学信号分子(神经营养因子)来诱导神经干细胞分化。然而,它们面临着有创,半衰期短,不可控等问题。因此,寻找更安全、更有效、更可控诱导神经干细胞分化的策略,仍然是神经生物医学的一大挑战。



为了解决这一难题,本文作者率先利用生物杂交技术构建了一类具有精准诱导类神经干细胞分化的多功能自驱动微纳米马达系统。通过在螺旋状马达系统中引入磁响应性材料,实现了马达在外加磁场下的精准运动,从而定点到达预定的类神经干细胞表面。将超声与压电材料相结合,利用超声所产生的机械应力来诱导马达表面的压电材料,使其产生直流电输出,从而促进细胞在刺激位点形成轴突并实现分化。这是目前世界上首个利用磁控压电功能来精准诱导类神经干细胞精准分化的报道。该体系巧妙地整合了可控运动、无创诱导神经干细胞分化等多种功能,在单细胞水平上实现了信号的精准输入,有望解决当前神经干细胞分化缺乏精准控制的挑战。论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201903642https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201910108

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