腫瘤化療是利用化學藥物直接殺傷腫瘤細胞或抑制腫瘤細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體的副作用。近年來，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)是當前腫瘤診療研究的一個重大挑戰(zhàn)。

在國家自然科學基金杰出青年科學基金、科技部“973”計劃、中國科學院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和創(chuàng)新國際團隊項目等支持下，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)計與組裝重點實驗室陳學元研究小組和福州大學食品安全與生物分析教育部重點實驗室楊黃浩研究小組合作，支持“率先行動”聯(lián)合資助優(yōu)秀博士后項目獲得者宋曉榮等利用核殼結(jié)構(gòu)CdSe@ZnS熒光量子點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組裝體，并通過負載化療藥物實現(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的熒光增強信號實現(xiàn)對解組裝過程的監(jiān)控。由于腫瘤細胞的無限增殖和大量糖酵解過程，腫瘤細胞內(nèi)的ATP水平比正常細胞高出約10倍。

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

研究人員進一步將化療藥物阿霉素負載到智能組裝體中，并基于此智能納米藥物實現(xiàn)了腫瘤細胞特異性的藥物遞送。特別地，該智能納米藥物能夠引起細胞內(nèi)ATP水平的降低，并激發(fā)腫瘤細胞的化療增敏性，從而大大提高腫瘤細胞的化療效果。最后，研究人員在小鼠腫瘤模型上證實了智能納米藥物能夠完全抑制小鼠腫瘤的生長或消除腫瘤，并且由于組裝體在解組裝后能夠有效地從肝、腎等組織排出機體，治療組小鼠沒有發(fā)生任何副作用。該研究結(jié)果不僅發(fā)展了一種簡單構(gòu)建生物相容性良好的智能納米藥物遞送系統(tǒng)的方法，同時利用腫瘤特異性的藥物遞送和腫瘤的化療增敏實現(xiàn)了機體無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《先進科學》（Adv. Sci.2018, 1801201. DOI: 10.1002/advs.201801201）。

此前，陳學元團隊在稀土熒光生物探針和腫瘤診療納米藥物的設(shè)計、合成及應(yīng)用中已取得系列進展。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，實現(xiàn)腫瘤細胞的靶向熒光成像（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，通過有效負載光敏劑，實現(xiàn)了腫瘤靶向的上轉(zhuǎn)換光動力治療和CT/上轉(zhuǎn)換熒光雙模成像（Angew. Chem. Int. Ed.2015, 54, 7915-7919）。