生物兼容性好的無機(jī)納米材料常被用于構(gòu)筑精密的納米系統(tǒng),促進(jìn)生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,其獨(dú)特的光、聲、電、磁等特性能夠賦予納米系統(tǒng)卓越的疾病診斷與治療功能。硫化鉍(Bi2S3)納米材料具有優(yōu)良的生物兼容性、CT成像能力和近紅外光激發(fā)的光熱效應(yīng),然而,其光動(dòng)力性能卻很少報(bào)道。另外,光生電子空穴的復(fù)合以及細(xì)胞對(duì)于氧自由基的防御能力極大程度降低了PDT效率。因此,開發(fā)能夠同時(shí)提高氧自由基產(chǎn)出并且能夠期削弱細(xì)胞對(duì)于氧自由基的防御能力的納米體系為腫瘤光動(dòng)力治療提供了新思路。?
中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所張海元研究員課題組設(shè)計(jì)制備了可伸縮鋅卟啉修飾的硫化鉍納米系統(tǒng)(BPZP),用于腫瘤的高效光動(dòng)力治療。如圖,鋅原卟啉(ZP)分子被通過熱收縮高分子(P(NIPAM-co-AM))連接于Bi2S3納米棒表面而形成BPZP。靈活的ZP分子可以結(jié)合HO-1酶的活性位點(diǎn),削弱細(xì)胞抗氧化損傷的能力,而在近紅外光的照射下,Bi2S3納米棒生熱并收縮ZP分子至其表面,使得Bi2S3納米棒的導(dǎo)帶(CB)和價(jià)帶(VB)能級(jí)能夠與ZP分子的最高占據(jù)軌道(HOMO)和最低未占據(jù)軌道(LUMO)形成TypeII異質(zhì)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致電子和空穴在Bi2S3納米棒和ZP分子產(chǎn)生高效分離,從而促進(jìn)活性氧物種的生成。這意味著,BPZP進(jìn)入細(xì)胞后可先期削弱細(xì)胞對(duì)于氧自由基的防御能力,促進(jìn)后期近紅外光激活的氧自由基的光動(dòng)力殺傷性能,從而展現(xiàn)出良好的光動(dòng)力治療效果,為設(shè)計(jì)高效的腫瘤光動(dòng)力納米系統(tǒng)提供了新思路。以上研究成果發(fā)表在Adv. Mater.(Advanced Materials 2019, 31, 1806808)上,該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委和吉林省科學(xué)技術(shù)廳項(xiàng)目的支持。
(化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室)
BPZP納米系統(tǒng)的光動(dòng)力性能增強(qiáng)示意圖?
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