NPG Asia Mater.：二维材料用于肿瘤放疗增敏取得新进展

【引言】

放疗是一种重要的肿瘤临床治疗手段，而单独的放疗只对辐射敏感的部分肿瘤有较好的疗效，大部分肿瘤对辐射并不敏感。因此，在放疗中引入各种放疗增敏剂来提高恶性肿瘤的辐射敏感性，尽可能地减轻或避免对正常组织的辐射损伤，是放射工作者孜孜不倦、永不懈怠追求的梦想。理想的放疗增敏剂不仅具有高的放疗敏感性和稳定性，而且可经表面功能化修饰后延长血液循环时间促进肿瘤靶向效果，同时，具有特异性辅助成像功能的增敏材料可用于实时监测放疗效果。

Se作为人体必需的微量元素，其中元素态的硒纳米粒子、有机硒化合物、硒-金属配合物以及核-壳结构的纳米硒复合体系均可实现良好的增敏放疗效果。Bi (Z=83)具有高的X射线衰减系数，在X射线作用下产生显著的光电效应、康普顿效应以及微弱的俄歇电子效应，进而增强了X射线对肿瘤组织的损伤。Se与Bi通过共价键形成的拓扑学异构体二维Bi₂Se₃纳米片，具有良好的生物相容性、体内可降解性和低毒性，值得注意的是，因其特殊的表面性能、高的光热转换效率而具备多重成像功能，故而成为生物医学尤其是肿瘤诊疗领域研究的热点。

【成果简介】

近日，暨南大学化学与材料学院陈填烽教授和中国科学院深圳先进技术研究院喻学锋研究员（共同通讯作者）合作，利用Bi元素大的X射线衰减性能，Se的表面等离子体共振效应、抗肿瘤活性、体内可降解性，设计合成了一种二维超薄Bi₂Se₃纳米片，利用其优良的光热转换效率，实现体内光声成像介导的肿瘤靶向放射治疗。经RGD多肽修饰后该纳米片表现出优越的肿瘤靶向能力、高效的放射增敏作用、体内可降解性和低的肝累积及肝毒性。进一步的增敏机制研究发现，靶向硒化铋纳米片(Bi₂Se₃-CS-RGD NSs)增敏放疗激活线粒体介导的内源性凋亡通路，在高能X射线作用下可促进细胞内超氧化物阴离子转化成单线态氧，对肿瘤细胞造成原发性损伤，抑制TrxR活性破坏了细胞内氧化还原平衡，抑制了细胞自我修复能力相关蛋白的表达，激活了DNA损伤介导的p53通路，最终引起了细胞凋亡。这项研究为成像介导的肿瘤靶向放射治疗提供了一种有效的临床可行方法。此项研究成果以“Decorated ultrathin bismuth selenide nanosheets as targeted theranostic agents for in vivo imaging guided cancer radiation therapy”为题发表在NPG Asia Materials上。

【图文导读】

图1. 靶向硒化铋纳米片(Bi₂Se₃-CS-RGD NSs)用于体内光声成像介导的肿瘤放射治疗设计思路图

图2. Bi₂Se₃-CS-RGD NSs的体内增敏放疗效果

(A)光声成像技术实时监测靶向硒化铋纳米片(Bi₂Se₃-CS-RGD NSs)快速、准确地累积于肿瘤部位；

(B) MRI技术评价Bi₂Se₃-CS-RGD NSs的体内增敏放疗效果；

(C)肿瘤体积变化；

(D)相对肿瘤生长率。

【团队介绍】

陈填烽课题组一直致力于靶向纳米药物的化学设计及其在肿瘤诊疗中的应用及机理研究，相继在Angew Chem Int Edit、ACS Nano、Advanced Functional Materials、Biomaterials等本领域重要期刊上发表研究论文超过百篇。其中，20篇论文被Advanced Functional Materialsc等杂志当做封面文章发表。研究工作得到了中组部万人计划青年拔尖人才项目、国家高技术研究发展计划(863计划)项目、国家自然科学基金及广东省自然科学杰出青年基金等项目的资助。

文献链接：Decorated ultrathin bismuth selenide nanosheets as targeted theranostic agents for in vivo imaging guided cancer radiation therapy, NPG Asia Materials (2017) 9, e439; doi: 10.1038/am.2017.167

本文由暨南大学陈填烽课题组提供。

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