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  近日，中山大學生物醫(yī)學工程學院曹眾副教授課題組在醫(yī)學影像引導的腫瘤氣體治療研究中取得重要進展，相關成果發(fā)表在國際材料學領域知名期刊Advanced Functional Materials （影響因子13.325）。

  腫瘤的診斷和治療一直是世界性難題，傳統的化療放療方法具有顯著的毒副作用，因此，迫切需要開發(fā)出安全有效的癌癥治療新手段。相關研究表明，人體內存在的一類特殊氣體信號分子，包括一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）和硫化氫（H2S）等，對癌癥、炎癥和心血管疾病都具有獨特的治療作用。因而，氣體治療成為一種新興的、具有廣闊應用前景的治療策略。最近發(fā)現一氧化碳（CO）作為一種內源性氣體分子，可以殺死癌細胞而不會影響正常細胞，表現出顯著的抗癌功效，被認為是一種有效的氣體治療分子。

  然而，CO氣體治療亦面臨多方面的挑戰(zhàn)：

• （1）CO氣體的不可控釋放和蓄積將導致潛在的中毒風險；

• （2）目前已報道的CO氣體療法，CO釋放量少，無法達到有效抑制腫瘤生長的目的。因此，構建載藥量高、且兼具刺激響應性和醫(yī)學影像引導功能的納米載體傳輸體系對于精準氣體治療非常關鍵。

  聚多巴胺（PDA）作為一種類似黑色素的聚合物，由于其固有的生物相容性、易制備性和較強的近紅外(NIR)吸收特性，從而在生物醫(yī)學領域得到關注。通過改進制備方法得到的介孔聚多巴胺（MPDA）是一類新型介孔材料，因其具有較高的比表面積和規(guī)則有序的孔道結構，并保留了PDA的優(yōu)良特性等優(yōu)勢逐漸得到研究者們的關注。但基于介孔聚多巴胺為載體的診療制劑還未有過報道。曹眾課題組報道了一種新型介孔聚多巴胺納米診療劑（MnCO @ MPDA NPs），該納米粒兼具磁共振和光聲成像功能和靶向氣體運輸功能，成功地實現了醫(yī)學影像引導下對癌癥的無創(chuàng)治療（如圖1所示）。

MnCO @ MPDA納米診療劑的構建和治療示意圖

  該研究首先制備了介孔聚多巴胺載體材料（粒徑200 nm左右），然后利用介孔聚多巴胺納米粒豐富的孔道結構高效裝載氣體前藥羰基錳。該材料顯示出較高的光熱轉換效率（η= 40%）以及良好的生物相容性，載藥量高達60.3%。羰基錳（MnCO）是一種類芬頓（Fenton）試劑，可對腫瘤微環(huán)境中高含量的H2O2和H+做出響應，發(fā)生類Fenton反應產生CO氣體及Mn2+（磁共振T1造影劑）。該診療劑只對H2O2過表達的腫瘤細胞產生較高的細胞毒性，對正常細胞幾乎沒有細胞毒性，從而表現出高選擇性的抗癌效果和良好的生物安全性。此外，可以通過磁共振/光聲雙模態(tài)成像來監(jiān)測納米粒子的體內分布和治療過程，在腫瘤部位釋放的CO氣體可主要通過促進線粒體合成和增強活性氧（ROS）的產生來誘導癌細胞凋亡，同時與光熱治療產生協同作用，在動物實驗中腫瘤消融效果顯著。

  該研究為納米氣體診療劑的制備以及醫(yī)學成像引導的腫瘤治療技術奠定了堅實的實驗基礎，具有非常重要的研究意義和潛在的應用價值。該研究成果已經申請國家發(fā)明專利，具有自主知識產權。相關研究成果以“Mesoporous polydopamine carrying manganese carbonyl responds to tumor microenvironment for multimodal imaging-guided cancer therapy”發(fā)表在《Advanced Functional Materials》

（DOI:10.1002/adfm.201900095）。中山大學生物醫(yī)學工程學院碩士研究生武丹與中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院段小慧博士為論文共同第一作者，曹眾副教授與中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院沈君教授，中山大學材料學院帥心濤教授為本文共同通訊作者，中山大學生物醫(yī)學工程學院為第一單位。該研究工作得到國家自然科學基金、廣東省特支計劃科技創(chuàng)新青年拔尖人才、廣東省自然科學基金、廣州市科技計劃項目的大力支持。

  研究成果鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201900095