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中科院納米能源所李琳琳 Small Methods：NO遞送的壓電納米聲敏劑促進(jìn)癌癥治療
2023-10-25  來源：高分子科技

  超聲（US）介導(dǎo)的聲動(dòng)力治療（SDT）由于侵入性低和組織穿透性高，在腫瘤及感染性疾病治療中展示出廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前聲敏劑量子產(chǎn)率低導(dǎo)致了活性氧（ROS）產(chǎn)生不足，限制了SDT單一模式治療的療效。


  一氧化氮（NO）作為一種氣體信號分子，在濃度過量時(shí)，可以造成細(xì)胞亞硝化應(yīng)激、抑制線粒體呼吸代謝、減少耗氧量，從而能夠直接或間接地殺死腫瘤細(xì)胞。但是NO的非靶向性分布可能會(huì)造成嚴(yán)重的全身毒性，因此需要一種安全可控的遞送方式；谝陨峡紤]，通過整合聲動(dòng)力和NO氣體治療來設(shè)計(jì)、開發(fā)新型聲敏劑，為提高SDT療效、促進(jìn)NO氣體治療提供了一種潛在的途徑。


圖1. BST@LA NPs用于聲動(dòng)力和氣體聯(lián)合治療的示意圖。


  前期工作中，中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所李琳琳團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了無機(jī)壓電半導(dǎo)體材料可以作為聲敏劑用于SDT，并通過摻雜或異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建促進(jìn)電荷載流子的遷移和分離，提高ROS的產(chǎn)生（Nano Energy 2018, 46, 29; Nano Today 2021, 37, 101104; Nano Res. 2022, 15, 7304; ACS Nano 2022, 16, 9304; BMEMat 2023, 1, e12006; Small 2023, 19, 2300327; J. Colloid Interf. Sci. 2023, 640, 839.）。在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高SDT的療效，李琳琳團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了L-精氨酸（LA）功能化的鈦酸鋇鍶（BST）壓電納米顆粒（BST@LA NPs）用于實(shí)現(xiàn)腫瘤的聲動(dòng)力和NO氣體聯(lián)合治療。一方面，鍶離子在鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)（ABO3）中的A位摻雜，不僅增強(qiáng)了本征壓電性，而且縮小了半導(dǎo)體帶隙，增強(qiáng)了載流子遷移，這些都促進(jìn)了超聲刺激下超氧陰離子（?O2?）和羥基自由基（?OH）的產(chǎn)生。另一方面，產(chǎn)生的ROS觸發(fā)聲敏劑表面LA的分解，使NO氣體能夠在腫瘤部位可控釋放，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合治療效果。細(xì)胞、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均表明，BST@LA NPs在超聲下具有顯著的腫瘤生長抑制效果。這種聲動(dòng)力和氣體治療的聯(lián)合，為改善腫瘤治療提供了一條可行的方案。 


圖2. BST@LA NPs的合成與表征。 


圖3 壓電電子學(xué)效應(yīng)增強(qiáng)的聲動(dòng)力學(xué)ROS產(chǎn)生機(jī)制


圖4 聲動(dòng)力和NO氣體治療用于小鼠乳腺癌治療


  該研究成果以“Piezoelectric Ba0.85Sr0.15TiO3 Nanosonosensitizer with Nitric Oxide Delivery for Boosting Cancer Therapy”為題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《Small Methods》上。論文第一作者為廣西大學(xué)和中科院北京納米能源所聯(lián)合培養(yǎng)的趙運(yùn)超博士（已畢業(yè)，入職山東農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授），通訊作者為中科院北京納米能源所李琳琳研究員。


  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/smtd.202301134


  李琳琳課題組主頁：https://www.x-mol.com/groups/lilinlin

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