【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心李樂樂、趙宇亮課題組在上轉(zhuǎn)換介導(dǎo)的光動力治療方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果“Nd3+-Sensitized Upconversion Metal-Organic Frameworks for Mitochondria-Targeted Amplified Photodynamic Therapy”發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上 (Angewandte Chemie International Edition, 2019, DOI: 10.1002/anie.201911508)。
 

　　光動力療法(PDT)是一種基于光化學(xué)反應(yīng)的治療技術(shù)，具有高的可控性和低的毒副作用，已被應(yīng)用于腫瘤等相關(guān)疾病的臨床治療。然而，臨床批準(zhǔn)的光敏劑需要可見光來激發(fā)，其有限的組織穿透能力制約了光動力療法在深層腫瘤治療上的應(yīng)用；此外，復(fù)雜的生理和病理屏障制約了光敏劑在亞細(xì)胞水平的空間特異性分布，無法有效地發(fā)揮ROS的毒性。團(tuán)隊(duì)前期一直致力于發(fā)展上轉(zhuǎn)換發(fā)光介導(dǎo)的“時-空”可控的納米生物技術(shù)，并探索其在生物檢測和疾病診療方面的應(yīng)用(Nat. Commun. 2019, 10, 2839；J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7056；Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 14877；J. Am. Chem. Soc. 2018. 140, 578；J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 13804)。近，團(tuán)隊(duì)通過引入光開光分子，開發(fā)了一種光致變色上轉(zhuǎn)換納米光敏系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了雙波長近紅外光編程的光動力治療，相關(guān)成果以封面文章發(fā)表在Chemical Science (2019, 10, 10231-10239)。
 

　　在前期工作的基礎(chǔ)上，他們設(shè)計構(gòu)建了Nd3+離子敏化的上轉(zhuǎn)換金屬有機(jī)框架Janus納米結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了近紅外光觸發(fā)的、靶向線粒體的放大型光動力治療。該團(tuán)隊(duì)利用外延生長法合成了Nd3+離子摻雜的、具有核殼結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換納米粒子(UCNPs)作為晶種，然后通過界面誘導(dǎo)的自組裝策略控制卟啉類金屬有機(jī)框架材料(MOFs)在其表面各向異性生長，制備了具有Janus(古羅馬神話中的兩面神的名字)結(jié)構(gòu)的納米光敏劑；進(jìn)一步利用結(jié)構(gòu)不對稱的特性對其進(jìn)行表面功能化，賦予其對線粒體的靶向特異性。在808 nm近紅外光激發(fā)下，Janus納米光敏劑中UCNP捕獲低能量光子后，通過共振能量轉(zhuǎn)移將能量傳遞給臨近的MOF納米粒子，從而特異性地在線粒體內(nèi)產(chǎn)生單線態(tài)氧，實(shí)現(xiàn)光動力治療。重要的是，通過亞細(xì)胞水平調(diào)控線粒體中ROS動態(tài)平衡，可激活細(xì)胞死亡機(jī)制來放大光動力治療效果。此外，808 nm激發(fā)光的使用可有效避免傳統(tǒng)980 nm激發(fā)上轉(zhuǎn)換發(fā)光所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和損傷正常組織的問題，提高了激光應(yīng)用的安全性。該工作為腫瘤的光動力治療提供了一種新思路，將近紅外光激活技術(shù)與的空間控制技術(shù)相結(jié)合，是下一代PDT系統(tǒng)的發(fā)展新方向。
 

　　國家納米科學(xué)中心聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生劉暢、博士劉蓓和副研究員趙健為該論文的共同作者，研究員李樂樂和中科院院士趙宇亮為共同通訊作者。該研究得到國家人才計劃和國家自然科學(xué)基金等的支持。