史海斌教授课题组在肿瘤微环境调控纳米金聚集用于肿瘤激活光声成像与光热治疗方面取得新进展,相关成果以“Aggregation of Gold Nanoparticles Triggered by Hydrogen Peroxide-initiated Chemiluminescence for Activated Tumor Theranostics”为题于9月2日在线发表在国际知名杂志Angewandte Chemie International Edition上(Angew Chem Int Ed Engl. 2021, 202109863),论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202109863。
金纳米颗粒是一种很有应用潜力的光热治疗剂。一般直径大于50nm的纳米球才能有较强的近红外吸收从而适用于光声成像和光热治疗(PTT)。然而,大量研究表明尺寸较小的颗粒更适合于肿瘤的诊断与治疗。为了克服上述矛盾,发展使小尺寸纳米金在肿瘤病灶选择性聚集或自组装的新方法对于提高纳米金的诊疗效果和生物安全性意义重大。近年来,利用刺激体触发纳米金聚集,如含硫醇分子、酸性pH环境、疾病相关酶,DNA和光等,被广泛报道。肿瘤微环境产生的内源光(包括化学发光和生物发光)能够克服外源光激发的组织穿透能力弱的局限性,是一种非常有前景的刺激体,已被应用于深部活体生物成像和药物可控缓释等研究。
在最新的研究进展中,史海斌教授课题组创新性提出一种新策略,即利用肿瘤微环境中高浓度过氧化氢引发纳米金产生内源化学发光,从而触发纳米金肿瘤内选择性聚集,同时激活纳米金的光声成像与光热治疗功能。本工作中通过将2,5-二苯基四唑(Tz)和甲基丙烯酸(Ma)分别偶联于纳米金表面,成功制备了两种纳米金颗粒,即tAuNP和mAuNP。利用静电作用将化学发光底物鲁米诺(Luminol)吸附在mAuNP上得到在H2O2催化下可产生内源化学发光的mAuNP/Lu纳米粒子。体外实验结果显示,纳米金mAuNP/Lu在H2O2的作用下可以产生强的化学发光,触发tAuNP和mAuNP/Lu(t&mAuNP/Lu)发生光交联,形成金纳米聚集体,产生强烈的表面等离子体共振(LSPR)效应,具有激活性光声成像和光热治疗功能。小鼠活体实验证实,将t&mAuNP/Lu纳米体系经尾静脉注射入小鼠体内后,纳米金可选择性在肿瘤病灶部位富集并在内源产生的化学发光的引发下形成聚集体,可显著增强纳米金在肿瘤的积聚与滞留,有效提高在体肿瘤的光声成像与光热治疗效果。
本论文第一作者为18新利体育 2018级硕士研究生毛秋莲,放射医学与辐射防护国家重点实验室史海斌教授为本论文的通讯作者,18新利体育 为该论文第一单位。该工作得到国家自然科学基金重大研究计划项目(91959123)、江苏省社会发展重点研发计划项目(BE2018655)、国家自然科学基金项目(22077092)、放射医学与辐射防护国家重点实验室开放项目(GZK1202017, GZK1201916)和江苏省高校重点学科建设项目的资助。