腫瘤化療是利用化學(xué)藥物直接殺傷腫瘤細(xì)胞或抑制腫瘤細(xì)胞增殖的一種治療方式，是目前腫瘤治療的最有效方法之一。然而，藥物分子的靶向性缺失和腫瘤細(xì)胞的抗耐藥性極大限制了化療藥物在腫瘤治療中的功效，也不可避免地引起了機(jī)體的副作用。近年來(lái)，腫瘤環(huán)境特異響應(yīng)的智能納米藥物遞送系統(tǒng)在降低化療副作用、提高腫瘤療效等方面顯示了巨大的應(yīng)用潛力，如何設(shè)計(jì)生物相容性良好、集成腫瘤成像和高效化療為一體的智能納米藥物遞送系統(tǒng)是當(dāng)前腫瘤診療研究的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

在國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年科學(xué)基金、科技部“973”計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)和創(chuàng)新國(guó)際團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等支持下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所功能納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與組裝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳學(xué)元研究小組和福州大學(xué)食品安全與生物分析教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊黃浩研究小組合作，支持“率先行動(dòng)”聯(lián)合資助優(yōu)秀博士后項(xiàng)目獲得者宋曉榮等利用核殼結(jié)構(gòu)CdSe@ZnS熒光量子點(diǎn)和植物多酚丹寧酸的自組裝構(gòu)建了一種新型智能量子點(diǎn)組裝體，并通過(guò)負(fù)載化療藥物實(shí)現(xiàn)了腫瘤的高效治療。該智能納米組裝體顯示了優(yōu)異的生物相容性，同時(shí)展示了三磷酸腺苷（ATP）特異性響應(yīng)的解組裝性能，并可以利用解組裝后量子點(diǎn)的熒光增強(qiáng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)解組裝過(guò)程的監(jiān)控。由于腫瘤細(xì)胞的無(wú)限增殖和大量糖酵解過(guò)程，腫瘤細(xì)胞內(nèi)的ATP水平比正常細(xì)胞高出約10倍。

腫瘤環(huán)境響應(yīng)型智能納米藥物遞送系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖

研究人員進(jìn)一步將化療藥物阿霉素負(fù)載到智能組裝體中，并基于此智能納米藥物實(shí)現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞特異性的藥物遞送。特別地，該智能納米藥物能夠引起細(xì)胞內(nèi)ATP水平的降低，并激發(fā)腫瘤細(xì)胞的化療增敏性，從而大大提高腫瘤細(xì)胞的化療效果。最后，研究人員在小鼠腫瘤模型上證實(shí)了智能納米藥物能夠完全抑制小鼠腫瘤的生長(zhǎng)或消除腫瘤，并且由于組裝體在解組裝后能夠有效地從肝、腎等組織排出機(jī)體，治療組小鼠沒(méi)有發(fā)生任何副作用。該研究結(jié)果不僅發(fā)展了一種簡(jiǎn)單構(gòu)建生物相容性良好的智能納米藥物遞送系統(tǒng)的方法，同時(shí)利用腫瘤特異性的藥物遞送和腫瘤的化療增敏實(shí)現(xiàn)了機(jī)體無(wú)副作用的腫瘤高效治療。該工作將為智能納米藥物遞送系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供新的思路，并將加快腫瘤的高效診療研究。相關(guān)結(jié)果10月26日在線發(fā)表于《先進(jìn)科學(xué)》（Adv. Sci.2018, 1801201. DOI: 10.1002/advs.201801201）。

此前，陳學(xué)元團(tuán)隊(duì)在稀土熒光生物探針和腫瘤診療納米藥物的設(shè)計(jì)、合成及應(yīng)用中已取得系列進(jìn)展。例如，發(fā)展了高效ZrO2:Tb和LiLuF4:Yb,Tm等多層核殼結(jié)構(gòu)發(fā)光稀土納米晶，實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的靶向熒光成像（J. Am. Chem. Soc.2012, 134, 15083-15090；Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 12498-12502）；研制了基于NaLuF4:Gd/Yb/Er@SiO2的中空核殼結(jié)構(gòu)多功能稀土納米診療藥物，通過(guò)有效負(fù)載光敏劑，實(shí)現(xiàn)了腫瘤靶向的上轉(zhuǎn)換光動(dòng)力治療和CT/上轉(zhuǎn)換熒光雙模成像（Angew. Chem. Int. Ed.2015, 54, 7915-7919）。