癌症是少数现代医学仍然无法攻克的疾病之一,癌细胞以其复杂多样的代谢方式和生态微环境给癌症的治疗带来极大的困难。在目前癌症的治疗策略中,化疗仍然是一种最常用的手段之一。但常规的癌症化疗,在高毒性的药物作用于全身造成强烈毒副作用的同时,病灶的药效却随之大幅降低。事实上,强毒副作用与低化疗效果成为了癌症病人的主要死亡原因之一。因此,开发无毒、安全和高效的癌症治疗体系尤为重要。
最近,中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林研究员、陈雨研究员带领的科研团队提出了“纳米催化医学”的新型肿瘤治疗策略,利用多元化、高选择性和高特异性的催化反应实现安全、无毒药物在肿瘤区域微环境刺激下原位转化为有毒物质,从而达到选择性杀死肿瘤细胞而不对正常组织产生毒副作用的目的。最新的一项将纳米催化医学策略成功应用于肿瘤治疗的工作发表于《自然-通讯》杂志(Nature Communications, 2017, DOI: 10.1038/s41467-017-00424-8)。
在该项工作中,研究团队合成了一种枝状介孔二氧化硅纳米粒子作为药物输运系统载体,依次负载直径2 nm的超小四氧化三铁纳米粒子和葡萄糖氧化酶,构建一种新型的纳米催化剂。该纳米催化剂中的葡萄糖氧化酶是一种高活性有机酶,且四氧化三铁纳米粒子是一种高效、高稳定性的Fenton反应催化剂。该催化剂利用肿瘤细胞内旺盛的葡萄糖原料和微酸性代谢环境,连锁地进行高效的生物酶催化反应和化学Fenton催化反应。在第一步生物酶催化反应中,葡萄糖氧化酶选择性地催化肿瘤内的d-葡萄糖生成过氧化氢与葡萄糖内脂。过氧化氢作为下一步化学Fenton催化反应的反应物,在酸性条件下被四氧化三铁催化生成高毒性的活性氧物种-羟基自由基。高毒性的羟基自由基可以诱导肿瘤细胞的凋亡,在实现杀死肿瘤细胞的同时,不对正常的组织和器官造成损害。体内动物实验结果显示,该纳米催化剂对健康的小鼠在1个月的时间内没有不良影响,表明其具有良好的体内生物安全性。在荷瘤鼠的体内治疗毒性研究中发现,其对于4T1乳腺癌肿瘤和U87脑胶质瘤肿瘤的抑制效率分别达64.67 %和57.24 %,表明该纳米催化剂具有较好的肿瘤杀伤和抑制能力。
此外,该团队利用瘤内催化反应策略,开展了不同的无毒副作用肿瘤化疗的系列前沿探索工作。如利用介孔氧化硅纳米颗粒作为载体,将无毒的金属朴啉分子输运至癌症病灶,在常规的超声外场作用下,瘤内催化产生大量单线态氧自由基,安全高效杀灭肿瘤(J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 1275-1284)。该团队还创新性地合成得到无毒的非晶铁纳米颗粒,进入肿瘤后,这种纳米颗粒在肿瘤弱酸性环境下释放出二价铁离子,催化肿瘤过表达的过氧化氢,原位产生活性氧组分,同样达到安全高效杀灭肿瘤的目的(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 2101-2106)。这些工作为未来的肿瘤精准治疗提供了全新的路径。
该研究工作得到了国家重点研发计划“青年科学家”专项(纳米专项)、国家自然科学基金、中国化学会青年人才托举工程及中国科学院青年创新促进会等的资助和支持。
Nature Communications文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-017-00424-8
发表的Nature Communications论文
基于纳米催化剂的连锁催化反应用于肿瘤治疗的示意图
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
上海硅酸盐所提出“纳米催化医学”肿瘤治疗新策略_上海硅酸盐研究所
上海硅酸盐研究所 免费考研网/2018-05-05
相关话题/肿瘤 纳米 环境 工作 细胞
上海硅酸盐所在Chemical Reviews上发表基于乏氧肿瘤诊疗的综述文章_上海硅酸盐研究所
近日,中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林研究员、刘佳男副研究员和华东师范大学步文博教授,在美国化学会权威综述性学术期刊《ChemicalReviews》在线发表了综述文章:“ChemicalDesignandSynthesisofFunctionalizedProbesforImagingandTre ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05上海硅酸盐所研制出新型羟基磷灰石超长纳米线基生物纸_上海硅酸盐研究所
羟基磷灰石是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机成分,具有优良的生物相容性和生物活性,在生物医学领域具有良好的应用前景。然而,由单一羟基磷灰石组成的材料通常脆性高,柔韧性差,难以加工成各种生物医学应用所需的特定形状。此外,在一些特定的生物医学应用中需要使用柔性生物材料。为此,设计合成具有良好柔韧性和优异力学 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05上海硅酸盐所研制出新型羟基磷灰石超长纳米线基快速检测试纸_上海硅酸盐研究所
近年来,快速分析检测技术在化学检测、医学诊断、司法鉴定、环境监测和食品检测等领域具有广泛的应用。仪器分析方法具有高测定精度和低检出限,但由于所用仪器一般是大型精密仪器,且采用交流电做电源,操作较为复杂,使用不方便,一般不适合用于现场快速检测。随着科学技术的进步,各种现场性、临时性、快速高效的分析检测 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05上海硅酸盐所研究成果首次在npj Computational Materials上发表——新型半导体纳米..._上海硅酸盐研究所
3月15日,中国科学院上海硅酸盐研究所杨勇研究员、黄政仁研究员、刘建军研究员等完成的研究论文“Niobiumpentoxide:apromisingsurface-enhancedRamanscatteringactivesemiconductorsubstrate”首次在研究所与自然出版集团合作创 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05上海硅酸盐所成功研制出新型大尺寸有序结构无机纳米绳及其柔性耐火织物_上海硅酸盐研究所
众所周知,坚硬的矿石和柔软的织物是两类完全不同的物品,很难想象能将二者联系到一起。无机非金属材料通常脆性高,要使其具有高柔韧性是一个很大的挑战。此外,无机纳米纤维由于尺寸小,容易团聚,就好像一团乱麻,很难将其编织成高度有序的结构。最近,中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员带领的科研团队发明了一种高 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05上海硅酸盐所在不用有毒化学药物的肿瘤特异性化疗研究中取得重要进展_上海硅酸盐研究所
众所周知,癌症化疗中,需要使用高毒性的化疗药物。由于药物的非特异性,在杀死癌细胞的同时,同样杀死正常细胞,损害正常的组织和器官。事实上,70%以上的接受化疗的癌症患者,最后死于药物的毒性,以及癌细胞对药物的耐药性。 是否可以使用对正常细胞和组织无毒的纳米材料或分子,让这些材料或分子进入肿瘤后才产生 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05上海硅酸盐所青促会小组召开换届工作会议暨2016年学术交流会_上海硅酸盐研究所
12月7日,中国科学院上海硅酸盐研究所青年创新促进会小组召开换届工作会议暨2016年学术交流会。上海硅酸盐所所长宋力昕出席,各青促会会员参加了会议,会议由人力资源处副处长贺天厚主持。 宋力昕对青促会小组开展的工作表示肯定。他指出,青促会是非常好的交流平台,要充分利用好该平台,加强青年科研人员之间的 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-052016年国家重点研发计划“纳米科技”青年科学家专项“新型有机/无机杂化纳米靶向药..._上海硅酸盐研究所
11月23日,由中国科学院上海硅酸盐研究所牵头承担的国家重点研发计划“纳米科技”青年科学家专项“新型有机/无机杂化纳米靶向药物”项目启动会在上海硅酸盐所召开。中科院前沿科学与教育局数理处处长刘耀虎,上海市科委基础研究处副处长李力雄,专家组李亚平研究员、刘庄教授、郑元义教授、李富友教授、王慧研究员、樊 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-052016年国家重点研发计划“生物材料化学信号、微纳米结构及力学特性对非骨组织再生..._上海硅酸盐研究所
11月29-30日,由中国科学院上海硅酸盐研究所牵头承担的国家重点研发计划“生物医用材料研发与组织器官修复替代”项目启动会在上海硅酸盐所召开。项目专家组付小兵院士、杨黄恬研究员、黄晓宇研究员、王德平教授、邓林红教授,苏州大学骨科研究所副所长杭雪花,上海交通大学生物医学工程学院科研项目主任孙建奇,上海 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-052016年国家重点研发计划“纳米光催化大气污染控制技术研究与示范应用”项目启动会..._上海硅酸盐研究所
11月22-23日,由中国科学院上海硅酸盐研究所牵头承担的国家重点研发计划“纳米光催化大气污染控制技术研究与示范应用”项目启动会在上海硅酸盐所召开。中科院前沿科学与教育局数理处处长刘耀虎,上海市科委基础研究处副处长李力雄,专家组张远航院士、安太成教授、曹文斌教授、葛茂发研究员、柳静献教授、修光利教授 ...上海硅酸盐研究所 上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05