Angew.Chem.:金納米殼層微膠囊:實現癌症診斷和治療過程的完美結合

2020-12-07 生物谷

日前，我院王金銳教授與哈爾濱工業大學戴志飛教授組成的聯合研究小組，在治療診斷聯用製劑的研究方面取得新進展。相關研究成果被選為熱點（Hot Paper）文章發表在國際著名期刊《應用化學（國際版）》（Angewandte Chemie International Edition，2011, 50, 3017-3021），題目為「金納米殼層微膠囊：一種可同時用於癌症超聲成像和光熱治療的多功能造影劑」(Gold-Nanoshelled Microcapsules: a Theranostic Agent for Ultrasound Contrast Imaging and Photothermal Therapy)。

傳統臨床應用中，診斷和治療是兩個獨立的過程，診斷用藥和治療用藥也是兩種獨立的藥物。在這種情況下，患者往往需要接受先診斷再治療這樣兩次醫療過程，而且間隔時間較長，容易貽誤疾病治療的最佳時期。另外，由於診斷用藥物和治療用藥物通常都對患者有一定的副作用，分為兩次用藥會增大患者不必要的痛苦和風險。因此，如何實現診斷用藥和治療用藥合二為一是對生物醫藥界提出的一個極大挑戰。

眾所周知，超聲診斷是一種安全、便捷、價格低廉且實時成像的常用診斷技術。探頭髮出的超聲波經過不同人體組織後發生的反射不同，利用這種反射聲波的差異就可以得到人體組織的圖像，通過加入一種被稱為超聲造影劑的診斷製劑，可以大大提高超聲成像的靈敏度和解析度，從而獲得更加準確的診斷信息。光熱治療使用光吸收劑和對於人體組織穿透力較強的紅外光來使組織溫度升高，選擇性地殺死腫瘤細胞，而對正常細胞不造成傷害，是一種綠色治療方法。通常，在進行光熱治療之前需要準確知道病變位置，治療過程中也需要實時監控治療進程，治療完成後也需要儘快評價治療效果以確定下一步治療方案。這些診斷和監控的工作正好可以通過超聲造影成像來完成。

因此，他們將超聲造影成像效果好的高分子微膠囊和用於光熱治療的金納米殼結合在一起，得到一種金納米殼包覆的微膠囊。一方面，微膠囊可增強超聲成像效果，通過超聲成像可確定腫瘤的尺寸和位置，監控治療過程以及治療後的恢復過程；另一方面，金納米殼在近紅外區有較強的吸收，經近紅外光激發後，可將吸收的光能轉化成熱能，使局域範圍內溫度升高，有效地殺死惡性腫瘤細胞，對腫瘤進行光熱治療。因此，通過金納米殼包覆的微膠囊可實現診斷和治療過程的完美結合，從而減少了中間環節、給藥次數和毒副作用，提高了診斷治療效率，降低了醫療費用，為開發先進的癌症診斷治療技術提供了新的理念和方法。

文章發表後引起了人們的廣泛興趣。最近出版的《自然-材料學》雜誌（Nature Materials，2011, 10, 264)）以「定點清除」（Locate and Kill）為題作為「研究亮點」對此進行了報導評述，指出「這種新型複合微膠囊將癌症的診斷和治療兩個過程融為一體，通過超聲造影成像確定腫瘤的部位與大小尺寸後，可立即用近紅外雷射對腫瘤進行定點加熱實施清除，從而避免了對正常組織的損傷，同時提高了疾病診治的效率，因此具有顯著的優越性。」

同時，德國威利（Wiley-VCH）出版社以「雙管齊下對抗癌症」（Double Strike to Fight Cancer）為題作為研究熱點進行了報導，並被美國超聲世界（Sonoworld.com）、德國納米工作（Nanowerk.com）、美國創新報告（innovations-report.com）、等多個國際著名專業網站轉載。報導指出：「該課題組研製了一種新型納米金殼微膠囊，使用這種微膠囊既可以對癌症進行超聲造影診斷，又可以在超聲成像引導下對癌症進行定點光熱治療，從而可保護正常組織免受損傷。因此，在對癌症患者實施定點治療時具有重要的應用價值。」

相關資料：

《應用化學（國際版）》（Angewandte Chemie International Edition）是國際著名期刊，SCI影響因子為11.829。通常在材料與化學領域，影響因子大於3的屬於高水平期刊，而在生物醫學領域、影響因子大於5 的為高水平期刊。

《自然-材料學》雜誌（Nature Materials）是英國自然（Nature）系列雜誌，代表當今材料領域最高水平，影響因子為29.5。在該期刊的每一期都設有一頁為「研究亮點」欄目，專門報導介紹全世界各著名期刊中一些最為突出的研究成果。2011年該期刊的第10卷264頁報導了我們的研究成果。詳細報導請點擊網頁：

http://www.nature.com/nmat/journal/v10/n4/full/nmat3005.html

Wiley-VCH出版社是世界頂尖出版社之一，通常定期介紹當今世界在一些前沿熱點領域的研究亮點。2011年3月1日，Wiley-VCH出版社以「雙管齊下對抗癌症」（Double Strike to Fight Cancer）為題作為研究熱點對我們的工作進行了報導。詳細報導請點擊網頁：http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)1521-3773/homepage/press/201106press.html（生物谷Bioon.com）

生物谷推薦原文出處：

Angewandte Chemie International Edition  DOI: 10.1002/anie.201008286

Gold-Nanoshelled Microcapsules: A Theranostic Agent for Ultrasound Contrast Imaging and Photothermal Therapy?

Hengte Ke1, Prof. Jinrui Wang2, Prof. Zhifei Dai1,*, Yushen Jin1, Enze Qu2, Dr. Zhanwen Xing1, Dr. Caixin Guo1, Prof. Xiuli Yue1, Prof. Jibin Liu3

Keywords:contrast imaging;gold;microcapsules;photothermal therapy;theranostic agents

A valuable shell: The combination of electrostatic deposition of gold nanoparticles onto microcapsules and a surface seeding method results in the formation of gold nanoshells (see picture). This nano/microcomposite is able to operate as a theranostic agent for both contrast-enhanced ultrasonic imaging (diagnostic) and photohyperthermia (therapeutic), and thus holds a great potential for photothermal therapy in cancer treatment.

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