ACS Nano：配位驱动增强纳米药物肿瘤放射治疗

配位驱动的表面修饰具有高的生物稳定性、明确的反应机理、配体的多样性等优点，在纳米药物的靶向设计中具有重要意义。暨南大学化学与材料学院/附属第一医院陈填烽教授团队一直致力于纳米放疗增敏剂的化学设计及肿瘤诊疗应用研究。近日，该团队研发了一种由铱配合物修饰的黑磷纳米体系，可通过配位驱动的表面修饰改善半导体纳米材料的放疗活性。此项研究成果发表在纳米领域重要期刊ACS Nano (IF = 14.588)上。暨南大学附属第一医院（华侨医院）博士后研究员陈樑和暨南大学陈晓丹副教授为文章的共同第一作者。

图1、本研究设计思路：配位修饰纳米体系RGD-Ir@BP的设计及其放疗增敏作用机理。

肿瘤治疗已经成为当前医学领域所面临的一个重大挑战。而纳米技术的迅速发展为实现肿瘤的早期诊断和有效治疗提供了契机。其中，配位驱动的表面修饰具有高的生物稳定性、明确的反应机理、配体的多样性等优点，在纳米药物的靶向设计中具有重要意义。近年来，黑磷（Black Phosphorus, BP）作为单质磷中最稳定的同素异形体具有大的比表面积、生物降解性、可调节的禁带宽度等优点，在光电、能源、电池以及催化等领域应用广泛。经不同波长的激发光照射后，黑磷可以增加体系中活性氧的生成，如550nm下促进三线态氧到单线态氧的转化，而450nm时促进羟基自由基产生。本课题在前期研究中发现黑磷在低剂量X射线照射下可以产生大量的单线态氧，具有一定的放疗增敏潜力。

为了解决上述问题，暨南大学陈填烽教授团队制备了一种由配位驱动修饰的黑磷纳米材料（RGD-Ir@BP）用于肿瘤放疗增敏。这种放疗增敏剂具有更好的光电性能，其光触发电流提高到0.06 nA，放疗活性提高了近十倍，安全指数大大提高，这种配位驱动的表面修饰为改善半导体材料的放疗活性提供了新的思路（图1）。铱配合物自身不具有放疗增敏能力，但通过配位键结合到黑磷表面可以降低其禁带宽度，提高其阻抗、光触发电流以及载流子动力学，最终提高X射线引起的活性氧产生，实现更高效的肿瘤放射治疗（图2）。而且，铱配合物还可以与RGD肿瘤靶向多肽共价结合，提高纳米体系对肿瘤细胞的选择性。可见，配位修饰的策略是改善黑磷等半导体材料其放疗增敏能力的理想方法。

图2、黑磷纳米药物的放疗增敏机制。(a)(b)(c) RGD-Ir@BP在放疗作用下的EPR光谱。(d) RGD-Ir@BP在放疗下的活性氧产率。(e) 铱配合物修饰后RGD-Ir@BP的禁带宽度变化。(f) 铱配合物修饰后RGD-Ir@BP的阻抗变化。 (g) 铱配合物修饰后RGD-Ir@BP的光电流变化。 (h)(i)(j)(k) 铱配合物修饰后RGD-Ir@BP的瞬态吸收光谱变化。 (l) RGD-Ir@BP的放疗增敏机理。

该设计策略为通过配位驱动的表面修饰改善半导体纳米材料的放疗活性提供了新的思路。

论文信息：Leung Chan^#, Xiaodan Chen^#, Pan Gao, Jun Xie, Zhongyang Zhang, Jianfu Zhao, Tianfeng Chen*.ACS Nano, 2021,15, 3047-3060.

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c09454

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