隨著科技工業(yè)的發(fā)展以及老齡化社會的來臨,癌癥已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅人類健康的高發(fā)病癥。2018年全球癌癥患者約一千八百萬人,而且每年新增癌癥患者數(shù)目在不斷增加,預(yù)計2030年患癌人數(shù)可達(dá)兩千七百萬。化學(xué)療法是適用范圍最廣的癌癥治療手段,但它也存在著眾所周知的問題,包括嚴(yán)重的毒副作用和較低的治療效果。如作為化療明星藥物的阿霉素,常會引起心臟中毒、骨髓抑制、黏膜炎和禿頭等一系列副作用。因此,關(guān)于腫瘤治療的藥物遞送系統(tǒng)成為研究的熱門。研究的目的是建立可以將藥物定向輸送到病灶部位的遞送體系,以提高殺死腫瘤的效率并減少毒副作用的發(fā)生;更進(jìn)一步地,如果能夠?qū)崿F(xiàn)藥物在腫瘤部位的可控釋放,這將會是更為優(yōu)越的治療手段。
紅細(xì)胞具有長達(dá)120天的體內(nèi)循環(huán)時間,良好的穩(wěn)定性和伸縮性,無外移植物的免疫原性,是一種很好的腫瘤藥物遞送載體。同時,載藥紅細(xì)胞可對高壓電場刺激產(chǎn)生響應(yīng)性釋放。但傳統(tǒng)高壓電源設(shè)備體積龐大,安全系數(shù)低,患者無法自主操作,這些因素阻礙了電場控制式藥物遞送系統(tǒng)在腫瘤治療中的應(yīng)用。
近日,中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所李舟研究員課題組完成了磁性互斥結(jié)構(gòu)植入式摩擦納米發(fā)電機(jī)的研制,并與中科院過程工程研究所魏煒研究員合作,將其用于控制載藥紅細(xì)胞在腫瘤部位的定點藥物釋放,實現(xiàn)了高效的腫瘤治療效果。磁鐵的同極斥力使得磁鐵納米發(fā)電機(jī)在封裝和植入后仍然能夠保持長久穩(wěn)定的電能輸出,納米發(fā)電機(jī)的電場對裝載阿霉素的紅細(xì)胞膜具有精準(zhǔn)的控制釋放作用:施加電場時,藥物釋放加速為本底值的3-4倍;而在電場消失后,藥物釋放量迅速回歸本底值,從而實現(xiàn)了藥物的可控釋放。將磁鐵納米發(fā)電機(jī)與叉指電極或微針電極結(jié)合,在二維腫瘤細(xì)胞、三維腫瘤球團(tuán)以及小鼠體內(nèi)的實體腫瘤三個層面,均實現(xiàn)了低濃度給藥前提下的優(yōu)異腫瘤治療效果。尤其是在活體實驗中,該納米發(fā)電機(jī)與微針電極相結(jié)合的藥物遞送和釋放系統(tǒng),顯著延長了荷瘤小鼠的生存壽命,并且對荷瘤小鼠毒副作用更低。基于磁性互斥結(jié)構(gòu)納米發(fā)電機(jī)微型化和高電壓低電流輸出的特點,該藥物可控釋放系統(tǒng)可安全地作為穿戴式或植入式電源應(yīng)用于實際的醫(yī)療場景,為可控藥物遞送系統(tǒng)以及腫瘤治療提供新的解決方案。
圖:高性能且穩(wěn)定輸出的可植入磁鐵納米發(fā)電機(jī)控制藥物遞送。磁鐵納米發(fā)電機(jī)可精準(zhǔn)控制紅細(xì)胞內(nèi)的抗癌藥物在腫瘤部位的釋放,從而實現(xiàn)優(yōu)異的體內(nèi)抗腫瘤效率。
相關(guān)研究成果以Highly Efficient In Vivo Cancer Therapy by an Implantable Magnet Triboelectric Nanogenerator 為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials)上。博士生趙超超、封紅青副研究員和博士生張莉君為并列第一作者;李舟研究員和魏煒研究員為共同通訊作者。該項工作得到科技部國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金以及國家萬人計劃“青年拔尖”人才的經(jīng)費支持。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201808640
- 青島大學(xué)逄堯堃教授團(tuán)隊連發(fā) Nano Energy/CEJ: 在海洋多糖基摩擦納米發(fā)電機(jī)領(lǐng)域發(fā)表重要成果 2025-02-28
- 暨南大學(xué)劉明賢教授團(tuán)隊 Nano Energy : 導(dǎo)電聚合物改性的甲殼素納米晶用于摩擦納米發(fā)電機(jī) 2025-01-17
- 東華大學(xué)朱美芳院士/葉長懷團(tuán)隊 AFM:具有優(yōu)異力學(xué)和隔熱性能二氧化硅/芳綸納米纖維雙網(wǎng)絡(luò)復(fù)合氣凝膠纖維用于耐火型摩擦納米發(fā)電機(jī) 2024-08-24
- 中山大學(xué)腫瘤醫(yī)院楊江教授 JCR:可吸入式pH響應(yīng)型電荷反轉(zhuǎn)聚合物-siRNA復(fù)合物用于ALK融合陽性肺癌靶向基因治療 2025-03-31
- 維生素C變身抗腫瘤“特洛伊木馬”!中科大李敏/王育才團(tuán)隊 ACS Nano:揭秘VC如何“里應(yīng)外合”擊潰腫瘤防線 2025-03-29
- 東華大學(xué)史向陽教授/沈明武研究員團(tuán)隊 AFM: 雙驅(qū)動納米馬達(dá)用于高效腫瘤光熱治療及治療后炎癥緩解 2025-03-17
- 四川大學(xué)楊佼佼/熊燕/李繼遙 Acta Biomater.: 用于減輕化膿性關(guān)節(jié)炎影像學(xué)和病理學(xué)損傷的原位雙靶向藥物遞送系統(tǒng) 2025-02-15