Adv Mater. 黑磷納米藥物運輸體系：多模式聯合治療癌癥

【引言】

對于癌癥治療，傳統的單一治療方式存在藥物利用率低，效果差且易復發等問題。將多種治療方式聯合治療已成為抗腫瘤的有效手段。目前，為實現腫瘤的聯合治療，通常是將多種不同功能的藥物負載至藥物載體中，但由于載體對藥物的負載量低，嚴重限制了多模式治療的應用。黑磷納米片，是繼石墨烯之后新發現的一類新型二維納米材料。黑磷納米片的多褶皺結構使其具有比石墨烯更大的比表面積。另外，單層黑磷納米片的能帶隙可達2.0 eV，這使得黑磷納米片的吸收范圍跨越紫外和可見光區域。黑磷納米片獨特的結構和物理化學性質使其在藥物載體，腫瘤光熱治療和光動力學治療方面也顯示出良好的應用前景。

【成果簡介】

最近，中南大學劉又年教授團隊與北京大學郭少軍教授合作，在腫瘤的多模式治療方面取得了重要進展。通過超聲剝離的方法制備黑磷納米片，由于黑磷納米片的多褶皺結構以及表面帶有負電荷，實現了對抗腫瘤藥物阿霉素的高效負載，其負載量高達950%，遠遠高于目前納米藥物載體的負載量。特別是在近紅外光照下，黑磷納米片可有效的產生光熱和活性氧，光熱一方面可以加快阿霉素的釋放，并增加細胞膜的通過性和對藥物的攝取。體外和體內實驗結果表明，通過黑磷納米片，可將阿霉素的化療、黑磷的光熱和光動力活性有效結合起來，實現三種治療模式的聯合，有效消除腫瘤。另外，黑磷在體內可逐漸分解為對生物體無害的磷酸根離子，血常規分析以及肝、腎功能檢測結果表明，注射黑磷的大鼠各項生化指標正常。因此，黑磷納米藥物運輸體系為實現對腫瘤的安全、高效聯合治療提供了一嶄新的平臺。

相關研究結果發表在《先進材料》 (Advanced Materials, 2016, DOI: 10.1002/adma.201603864)。相關技術申請了國家發明專利（專利申請號：201610838562.2）

【圖文導讀】

圖1. 黑磷納米片用于腫瘤聯合治療的設計及表征

（a）黑磷納米片可以高效負載阿霉素，經細胞內吞進入腫瘤細胞，光照下可引發藥物的快速釋放，同時結合黑磷的光熱和光動力活性，實現三種模式聯合殺滅腫瘤細胞。

（b）黑磷納米片的TEM圖

（c-d）黑磷納米片的良好光熱特性及光熱穩定性

（e-f）紫外-可見吸收光譜和熒光光譜變化證明阿霉素與黑磷納米片之間存在相互作用

圖2. 黑磷納米片藥物負載，藥物釋放，光動力活性和生物相容性表征

（a-b）黑磷納米片對阿霉素的負載量高達950%以上，負載過程依靠靜電吸附和氫鍵作用

（c）藥物在腫瘤弱酸性環境和近紅外光控制下快速釋放

（d）負載阿霉素的黑磷納米片具有良好的光動力活性

（e-f）溶血實驗和細胞毒性實驗說明黑磷納米片具有良好的生物相容性

圖3. 黑磷納米載藥體系在細胞內抗腫瘤過程

（a-c）808 nm近紅外光可促進黑磷納米載藥體系在細胞內釋放藥物

（d-f）黑磷的光熱活性可以增加細胞膜的通透性,（g）660 nm近紅外光照下黑磷納米片可引起胞內活性氧水平增高

（h-i）黑磷納米片主要通過巨胞飲作用進入細胞

（j）黑磷納米載藥體系通過光熱/光動力/化療聯合抑制腫瘤細胞生長

圖4. 黑磷納米載藥體系在體內的抗腫瘤作用

（a）808 nm近紅外光照下黑磷納米片可以引起腫瘤部位溫度升高

（b-d）黑磷納米載藥體系通過光熱/光動力/化療聯合消除腫瘤,（e）治療過程對小鼠損傷較小

該研究工作得到了國家自然科學基金項目（No.21476266, 21276285）的資助。

文獻鏈接

Black Phosphorus Nanosheet-Based Drug Delivery System for Synergistic Photodynamic/Photothermal/Chemotherapy of Cancer (Advanced Materials, 2016, DOI: 10.1002/adma.201603864)

本文由文章劉又年團隊投稿，材料人整理編輯。

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