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西安交大科研人员构建仿生纳米材料有效截断肿瘤能量供应
2021-10-26 14:03
西安交通大学
作者:

  相较于放疗、化疗等肿瘤治疗方法,针对与肿瘤生长、增殖、转移等行为密切相关的能量供给的饥饿疗法由于其更高的安全性、较低的耐药性等优势吸引了越来越多的关注。该疗法的基本理念是利用功能材料改变肿瘤组织内血管的生理状态,抑制肿瘤组织内营养物质的运输以切断肿瘤的能源供应,从而实现肿瘤的杀灭。因此,将破坏现有肿瘤血管的手段与抑制VEGF诱导的新血管生成方法相结合有望实现更有效的肿瘤治疗。然而,针对血管的治疗方法仅着眼于营养物质的运输,而营养物质的利用才是产生肿瘤生成所需能量的根本。鉴于线粒体是肿瘤能源转化的重要工厂,在破坏现有的肿瘤血管并抑制肿瘤血管生成的同时赋予材料引发肿瘤线粒体功能障碍的能力,对于高效截断肿瘤能量供应至关重要。

  针对上述问题,西安交通大学化工学院陈鑫教授团队与西安交通大学药学院张彦民教授团队通过简单的水解-缩合反应制备了疏水单元(N-叔丁基丙烯酰胺,TBAM)和葡萄糖衍生物(三硫酸化N-乙酰氨基葡萄糖,TSAG)共改性的介孔二氧化硅纳米粒子(MSNMG),作为血管内皮生长因子(VEGF)的仿生亲和剂。其将作用于VEGF的疏水结构域和带正电荷结构域以实现抗血管生成。基于介孔二氧化硅纳米粒子易于表面的功能化的特点,研究团队精准调节了TBAM与TSAG的比例,在两者比例达到2:1时实现了最佳的治疗效果。同时,研究团队利用MSNMG的多孔结构负载康普瑞汀A4-磷酸盐(CA4P,血管破坏剂)及维生素K2 (VK2,ROS生成剂),进一步在其表面构建透明质酸冠层,制备仿生纳米材料(CVMMGH)。这种材料在使用后能通过CD44受体介导的结合进行肿瘤靶向,并在透明质酸酶的作用下暴露TBAM/TSAG基团并释放出CA4P和VK2,逐步实现CA4P诱导的肿瘤血管破坏、VEGF捕获引起的血管生成抑制及ROS 产生导致的线粒体功能紊乱,同时从肿瘤组织营养物质的传输和利用两个方面着手完全阻断肿瘤能量供应,实现精确高效的肿瘤治疗及转移抑制。

仿生纳米载体结构及功能示意图

  相关成果以“基于仿生纳米材料的多通道肿瘤能量阻断用于有效肿瘤治疗(Multimodal obstruction of tumorigenic energy supply via bionic nanocarriers for effective tumor therapy)”为题发表在《生物材料》上。该研究工作由西安交通大学化工学院陈鑫教授团队和西安交通大学药学院张彦民教授团队合作完成,化工学院硕士研究生于小倩、药学院博士后苏琪为该文章共同第一作者,陈鑫教授与张彦民教授为共同通讯作者。该论文得到了国家高层次人才特殊支持计划、国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、西安交通大学“青年拔尖人才支持计划”等项目的大力支持。

  陈鑫,西安交通大学化工学院教授,国家级高层次青年人才,陕西省优秀留学归国人员,英国皇家化学会2020新锐科学家,西安交通大学A类青年拔尖人才,中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会委员,中华口腔医学会口腔生物医学专业委员会委员,纳米肿瘤学专委会青年委员。先后主持国家自然科学基金、省部级自然科学基金等10余项。主要从事智能医用材料的研究,在《自然生物医学工程》《科学转化医学期刊》《科学进步》《先进材料》《高级功能材料》《ACS纳米》《生物材料》等国际知名学术期刊上发表科研论文70余篇,受邀撰写学术专著3章,申请/授权国家发明专利13项。目前担任《中国化学快报》《纳米生物医学工程》等学术期刊编委。

  张彦民,西安交通大学医学部药学院教授,陕西省天然药物研究与工程重点实验室主任、西安交通大学血管药物研究所所长。担任《生物传感器》《肿瘤学报告》《分子医学报告》等SCI期刊编委。从事抗肿瘤药物筛选与分析研究工作,发表SCI论文136篇,获授权国家发明专利20项,获国家技术发明二等奖(R6)、陕西省科学技术奖励二等奖(R1)、陕西高等学校科学技术一等奖(R1)和中国药学会科学技术二等奖(R3)等多项奖励。入选教育部新世纪优秀人才、陕西省中青年科技创新领军人才、陕西省青年科技新星和西安交通大学A类青年拔尖人才。

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