廈大仿生納米藥物系統研究取得新進展

2020-11-11 X一MOL資訊

本文來自微信公眾號：X-MOLNews

近日，Nature Communications 在線發表了廈門大學劉剛教授課題組的研究論文，他們利用基因工程和仿生礦化技術製備出具有優異磁-熱轉化能力及納米酶催化性能的磁性蛋白納米籠（eMIONs），成功克服了臨床磁熱療法中磁熱敏劑低效的瓶頸，為新一代磁熱敏劑的研發提供新的思路。2017級博士生張陽為第一作者。


磁熱療法是一種利用磁熱敏劑在磁場中把磁能轉換為熱能以殺死腫瘤的新型癌症治療方法，並已成功應用於臨床。但是，目前臨床所用磁熱敏劑的磁-熱轉換效率低而使得治療劑量過大，從而給病人帶來潛在的副作用，因此大大限制了磁熱療法的廣泛應用。受生物體內儲鐵蛋白的啟發，廈大劉剛教授小組近年來利用基因工程技術，將天然儲鐵蛋白進行功能改造，利用其精確的內部空腔結構作為納米反應器，採用仿生合成的方法製備了一系列新穎獨特的蛋白納米籠，賦予其極靈敏的腫瘤特異性靶向效應並實現了非侵入性、高靈敏度、可定量影像監控下的微無創診療應用，全新的仿生合成方法降低了材料的生物毒性，具有極高的臨床轉化應用價值（ACS Nano., 2016；Biomater. Sci., 2017；Nanoscale, 2018；授權專利號:ZL201510937583）。


本研究中，張陽等重組了黃色粘球菌中的儲鐵蛋白，並利用綠色簡單快速的仿生礦化技術製備出磁場特定吸收速率（SAR）高達2390 W/g的磁性蛋白納米籠（eMIONs），比臨床用的菲立磁（Feridex，115 W/g）提高了20倍。因此eMIONs的磁-熱轉化效率極高，5分鐘內即可達到有效熱療溫度（15 kA/m, 300 kHz）。經探究發現,其具有優異磁響應性能的機理是eMIONs擁有適宜的粒徑尺寸，結晶度幾乎達到100%，而且在磁場中具有剩磁效應。更有趣的是，該研究首次證實了eMIONs還是一種高效的類過氧化氫酶，並且在磁場作用下，其催化效率大幅提升，從而有效的改善腫瘤微環境，實現磁熱與催化作用的協同治療。實驗結果顯示，eMIONs不僅能有效抑制小鼠皮下瘤模型的生長，還能將小鼠原位肝癌模型的生存時間延長一倍。因此，這種簡單的仿生治療策略成功克服了磁熱療法的瓶頸，也為生物納米醫療開闢了的新方向。


該課題依託於夏寧邵教授和陳小元教授領導的廈門大學分子疫苗學和分子診斷學國家重點實驗室以及分子影像暨轉化醫學研究中心提供的從分子到動物的全鏈條式研究平臺，同時也從科研軟實力上給予青年教師大力支持，有效地提高了青年教師的合作默契和科研水平。該論文第一作者為廈大2017級博士生張陽，劉剛教授為文章的通訊作者。上述系列研究工作得到了科技部重大專項課題、973課題、國家自然科學基金委傑出青年基金等項目的支持。


Genetically engineered magnetic nanocages for cancer magneto-catalytic theranostics

Yang Zhang, Xiaoyong Wang, Chengchao Chu, Zijian Zhou, Biaoqi Chen, Xin Pang, Gan Lin, Huirong Lin, Yuxin Guo, En Ren, Peng Lv, Yesi Shi, Qingbing Zheng, Xiaohui Yan, Xiaoyuan Chen, Gang Liu

Nat. Commun., 2020, 11, 5421, DOI: 10.1038/s41467-020-19061-9


導師介紹

劉剛

https://www.x-mol.com/university/faculty/39458

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