寧波材料所在TiO2基乳腺癌可視化診療納米探針研究中取得進展
二氧化鈦(TiO2)納米材料是一種寬禁帶半導體材料,在電子學器件、太陽能電池以及光催化領域具有重要的應用。然而其作為無機光敏劑,在腫瘤光動力治療(PDT)中也顯示出潛在的應用。與傳統(tǒng)的有機光敏劑相比,TiO2納米粒子具有生物相容性好、性能穩(wěn)定(不易光漂白)和體內(nèi)循環(huán)時間長等優(yōu)點。因此,設計并制備TiO2基納米探針對于實現(xiàn)腫瘤的可視化診療具有重要的意義和價值。最近,寧波材料所吳愛國團隊在基于TiO2納米材料的乳腺癌可視化診療納米探針研究中取得了階段性進展。
2013年,該團隊曾樂勇副研究員報道了Janus結(jié)構Fe3O4-TiO2復合納米粒子的制備及對乳腺癌細胞的可視化磁共振成像(MRI)和光動力治療研究(授權專利號:ZL 201010039632.0; PCT國際專利申請?zhí)枺?span>PCT/CN2010/077803; Nanoscale 2013, 5, 2107-2113)。結(jié)果顯示,在紫外光輻照下,與納米粒子共孵育的MCF-7細胞存活率可降至38%左右。因紫外光具有較差的體內(nèi)穿透深度,且紫外光輻照也會對正常的機體組織造成損傷;而近紅外(NIR)光處于人體的“光學窗口”(700nm-1100nm),具有較強的體內(nèi)穿透深度,而且對人體無損傷。因此,發(fā)展NIR光激發(fā)的TiO2基納米探針是實現(xiàn)其對深層腫瘤可視化診療的關鍵。
為解決TiO2在PDT中的激發(fā)光問題,該團隊的曾樂勇副研究員指導碩士生張令娥設計了Gd基上轉(zhuǎn)換與TiO2納米粒子的復合材料,利用上轉(zhuǎn)換材料在NIR光激發(fā)下發(fā)射紫外光的性質(zhì),紫外光可進一步激發(fā)TiO2納米粒子產(chǎn)生活性氧自由基,實現(xiàn)了NIR光激發(fā)下TiO2納米粒子的無機PDT功能;而且利用Gd基上轉(zhuǎn)換納米粒子的MRI功能,最終實現(xiàn)了對MCF-7乳腺癌裸鼠腫瘤的MRI引導下的無機PDT,具有安全和穿透性強等特點。相關結(jié)果發(fā)表在國際期刊Biomaterials 2015, 44, 82-90.

Gd基上轉(zhuǎn)換-TiO2納米粒子復合載體及對乳腺癌腫瘤的MRI和NIR-激發(fā)的無機PDT
多藥耐藥性是導致乳腺癌腫瘤治療失敗的主要原因之一。團隊成員任文智助理研究員利用TiO2納米粒子搭載臨床使用的廣普化療藥物-阿霉素(DOX)形成復合納米藥物遞送載體,將化療藥物DOX遞送到耐藥乳腺癌細胞MCF-7/ADM內(nèi),其體外治療效果比自由DOX提高了2.4倍(RSC Adv. 2013, 3, 20855-20861;中國發(fā)明專利申請?zhí)枺?span>201110397312.7)。近日,該團隊的曾樂勇副研究員制備出上轉(zhuǎn)換與TiO2納米粒子的復合材料,并以此作為載體搭載DOX,構建出具有NIR激發(fā)的無機PDT和DOX化療雙重功能的復合藥物遞送系統(tǒng)。通過建立耐藥乳腺癌腫瘤模型(MCF-7/ADR),在NIR激發(fā)的PDT和增強的化療雙重作用下,其腫瘤抑制率高達96.74%,有效克服了乳腺癌的多藥耐藥性。該內(nèi)容已獲中國發(fā)明專利授權(授權專利號:ZL 201210172056.6)。相關研究結(jié)果發(fā)表在國際期刊Biomaterials, DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.04.006。

DOX搭載的上轉(zhuǎn)換-TiO2納米粒子復合載體及其NIR-激發(fā)的無機PDT和化療共同作用克服乳腺癌腫瘤的多藥耐藥性
上述研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部和中科院等項目的支持。主要完成單位為寧波材料所,南京軍區(qū)南京總醫(yī)院和寧波市第二醫(yī)院參與了相關研究。
(納米事業(yè)部 曾樂勇)