利用等离子体暗场显微镜和功能化金包银纳米棒探针,图2 光热载药纳米探针的靶向传输与多刺激响应释放

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Multistimuli-Responsive Drug Vehicles for Targeted Chemo-Photothermal
Therapy”为题,发表在国际著名期刊《Advanced Materials》
上(DOI:10.1002/adma.201602486,7月27日)。我校2015年毕业学生郑婷婷博士为论文第一作者,南京大学为第一作者单位,朱俊杰教授和美国南卡来罗纳大学王辉博士为通讯作者。

近日,北京大学工学院侯仰龙研究团队开发了能被多重刺激调控释放药物的基于Fe5C2纳米颗粒的新型纳米探针,可协同光热疗和化疗方法实现对肿瘤的治疗,相关成果发表在网上真钱赌博公司真人视讯官网 ,利用等离子体暗场显微镜和功能化金包银纳米棒探针,图2 光热载药纳米探针的靶向传输与多刺激响应释放。ACS
Nano
利用等离子体暗场显微镜和功能化金包银纳米棒探针,图2 光热载药纳米探针的靶向传输与多刺激响应释放。上(Y. Hou et al. 真人赌场公司开户真人赌场平台 ,ACS Nano金沙真人开户 ,.2016,

ag真人视讯 ,利用等离子体暗场显微镜和功能化金包银纳米棒探针,图2 光热载药纳米探针的靶向传输与多刺激响应释放。利用等离子体暗场显微镜和功能化金包银纳米棒探针,图2 光热载药纳米探针的靶向传输与多刺激响应释放。利用等离子体暗场显微镜和功能化金包银纳米棒探针,图2 光热载药纳米探针的靶向传输与多刺激响应释放。利用等离子体暗场显微镜和功能化金包银纳米棒探针,图2 光热载药纳米探针的靶向传输与多刺激响应释放。最近我校化学化工学院朱俊杰教授研究团队实现了对细胞内单个光热疗纳米探针的高精准温控。基于TIRF显微镜技术,他们研制了一款配备有双色激光光片作为入射光源的时空分辨暗场显微镜,可以在毫秒级尺度下实现对多个纳米颗粒表面等离子共振散射波长的瞬态分析,并将其用于细胞内光热探针的时空分辨分析。相关成果“Imaging
the transient heat generation of inpidual nanostructures with a
mechanoresponsive polymer“于11月14日在线发表于Nature
Communications(

朱俊杰教授的研究团队近年来在基于纳米技术的肿瘤诊疗领域取得了一系列研究成果,他们发展了以杂化DNA结构为纳米门的介孔硅纳米载体(Angew.
Chem. Int. Ed.,2014,
53,2371)、多组分DNAzyme原位扩增技术的纳米器件(ACS Nano, 2015, 9,
789)、 温度响应的智能纳米载体(ACS Nano, 2016,
10,3637)以及用于光动力学治疗的铷掺杂上转换纳米载体(Adv. Funct.
Mater., 2016, 26,
4778),并以此成功进行了药物对肿瘤的靶向输运与可控释放的研究。最近该研究团队与美国南卡来罗纳大学王辉博士合作,设计合成了一种集高通量药物装载、肿瘤靶向性识别、多刺激响应释放及近红外光热疗于一体的“金纳米海绵(gold
nanosponge)”
载药纳米探针,实现了肿瘤的光、热及化疗协同治疗。这种由刻蚀金铜合金得到海绵状纳米金具有独特的高比表面积三维多孔结构,能大大提高了药物的装载量。同时由于该纳米金能在近红外区的宽波长共振吸收,可进行局部肿瘤热疗以及精准的光热刺激药物释放。此外,他们也将具有pH和温度双重响应的磷脂高分子层和靶向肿瘤细胞RNA适配体对海绵纳米金进行共修饰,实现了肿瘤细胞及荷瘤小鼠中的定点传输与可控释放,减小了毒副作用,显著提高了治疗效果,这项成果对构建以纳米技术为导向的光、热、化疗一体化平台起到了显著推动作用。

该纳米探针可负载抗癌药物阿霉素,作为药物载体静脉注射入机体后,通过磁靶向到达肿瘤部位,药物释放效率能依靠肿瘤微环境pH值的不同以及材料本身的光热特性进行调控,同时也能通过MRI成像实现对治疗效果的实时跟踪,这将有助于医生根据不同病人的实际情况确定治疗方案,达到治疗时间、药物剂量的最优化组合,提高治疗效果。

精准测量瞬态的局部热对发展光热疗纳米探针、可控药物递送、光机械以及生物过程工程学有着重大的意义。然而时空分辨精准温度测量至今仍是一项艰巨的挑战。聚乙丙烯酰胺pNIPAAm是一种对温度敏感并能作出分子构象响应的聚合物分子,朱俊杰教授研究团队利用热敏聚合物pNIPAAm对金纳米棒进行修饰,使其具备温度响应的局部表面等离子体共振散射光谱。为了获得高通量金纳米棒散射光谱的快速、高灵敏响应,该团队基于TIRF显微镜自主研发了时空分辨光谱显微镜,利用该显微镜成功对大量金纳米棒的散射光波长进行实时分析。结果表明,热敏聚合物pNIPAAm对温度具有瞬时的响应速率,且引起的金纳米棒散射光谱红移值与温度在30至35摄氏度区间内呈良好的线性关系,其响应灵敏度可低至80
mK。在被肿瘤细胞靶向吞噬后,他们利用近红外激光对单个金纳米棒进行加热,并通过实时的温度反馈实现了对其精准的温度控制,这对光热治疗的精准控制有着重要意义。

该工作得到国家自然基金委重点项目,仪器项目和南京大学优秀博士生提升计划等项目的支持。

光热疗是近几年出现的一种新型治疗癌症的方法,它是通过将吸收的光能转化为热能而实现治疗;而MRI成像能提供高分辨的图像,在临床上得到广泛应用。侯仰龙研究团队采用一步法简便地制备出Fe5C2@C(碳包铁五碳二)核壳结构的纳米颗粒,创新性地将光热和磁性这两种性能赋予了同一纳米颗粒。将它作为肿瘤治疗的基底,在外面包裹牛血清蛋白,提高其生物相容性,而后利用静电吸附效应负载阿霉素,成为具有治疗效用的药物载体。通过纳米颗粒本身的磁性以及在肿瘤部位外加磁场,该药物载体可通过血液循环到达肿瘤部位,同时可利用MRI成像实时监测整个过程。纳米颗粒通过胞吞作用进入肿瘤细胞,并进入溶酶体,因为pH值得改变,阿霉素会部分从药物载体上释放;当用激光照射肿瘤部位引起温度升高时,也会有部分阿霉素释放出来。此外,光热疗作为一种物理疗法,也能杀死肿瘤细胞。因此,通过调节光照时间以及强度,可以实现化疗与光热疗相协同的治疗效果。这种个性化治疗手段既提高了疗效又降低了副作用,从小鼠模型的治疗效果来看,该纳米探针具有疗效高、毒副作用小的优点。

在国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目的资助下,朱俊杰教授研究团队近年来在研发高性能等离子体暗场显微镜、等离子体光热显微镜以及电致化学发光显微镜中取得重要进展,并在此基础上建立了一系列生物分析检测方法。利用等离子体暗场显微镜和功能化金包银纳米棒探针,实现了对单个肿瘤细胞完整自噬过程的追踪(J.
Am. Chem. Soc. 2015, 137,
1903-1908)。同时,利用基于表面等离子体共振显微镜技术搭建的热显微成像平台,则帮助人们对纳米材料的光热性质有了进一步了解,如金纳米棒、石墨烯等(ACS
Nano 2015, 9, 11574-11581)。

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图1 金纳米海绵(gold
nanosponge)的合成与表征金沙真人开户 4

Fe5C2纳米颗粒作为多重刺激药物载体进行肿瘤治疗的原理示意图

图1. a, 时空分辨等离子体暗场显微镜装置示意图; b,
细胞中单颗粒纳米探针的暗场散射光成像;c,
红色方块区域三个探针的光谱成像,当激光加热其中一个探针,其光谱发生明显红移;d,
该探针散射光谱随着加热激光功率增大的红移值;e,
利用周期变化的激光功率实现对单个纳米颗粒温度的高精准实时调控。

图2 光热载药纳米探针的靶向传输与多刺激响应释放

除此之外,该研究团队还曾利用Fe5C2@C纳米颗粒设计出诊疗一体的纳米探针,通过抗体修饰,可具有主动靶向性,可用于肿瘤的热疗,具有重要的应用潜力。相关工作已经发表于Advanced
Material
(2014,26,4114-4120,

(化学化工学院 科学技术处)

(化学化工学院 科学技术处)

项目第一作者为工学院2010级博士生余靓,合作者包括307医院盛复庚博士、北大化学与分子工程学院林坚副教授和清华大学赵凌云教授等。上述研究得到了国家自然科学基金委杰出青年基金和面上基金的支持。

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