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哈佛医学院陶伟教授团队《Chem. Soc. Rev.》综述:微创纳米药物 - 光/超声/辐射/磁介导治疗和成像中的纳米技术
2022-07-16  来源:高分子科技

  近日,哈佛大学医学院陶伟教授团队受邀在化学领域顶级综述期刊Chemical Society Reviews上发表了题为“Minimally invasive nanomedicine: nanotechnology in photo-/ultrasound-/radiation-/magnetism-mediated therapy and imaging”的综述论文,全面介绍了光/超声/辐射/磁介导的微创纳米药物在疾病治疗(包括癌症,心血管疾病,组织工程,神经功能疾病、细菌感染等)中的最新进展与挑战,该邀请综述近期被编辑部收录在Chemical Society Reviews 2022 Emerging Investigator专题中高度推介。



  过去的几十年中,纳米药物在预防和治疗人类疾病方面取得了巨大的进步。纳米医学的持续发展也推动了各种新型生物材料和纳米治疗的出现,以及诊断和监测相关医疗设备的进步。与传统的小分子药物相比,纳米药物由于其纳米效应、大的表面体积比和灵活的表面修饰性,通常表现出更好的治疗效果。这些独特的性质使纳米药物具有更高的生物利用度、更好的生物安全性、更大的药代动力学和更好的疗效。因此,纳米药物克服了传统药物面临的一些障碍,有很大的潜力来满足未来巨大的市场和快速增长的各种疾病的治疗需求。


  化疗和手术是两种传统的疾病治疗策略,在各种疾病的治疗中起着决定性的作用。然而,手术治疗可能会引起剧痛,令人厌恶的审美畸形,潜在的并发症,和可能的疾病复发等诸多弊端。化疗的主要缺点是潜在的全身毒性和低生物利用度。此外,疾病的恶化或转移通常涉及复杂的过程,如基因表达、内分泌系统的破坏、病理细胞内外微环境的改变等,导致治疗效果打折扣。微创治疗的出现为消除恶性疾病的传统治疗的局限性提供了替代解决方案。微创治疗采用非侵入性的外源性刺激物(如光、超声、X射线、磁场等)刺激药物发挥其治疗效果,并具有实时可控、副作用小、疗效可观的特点。例如,光激活光热疗法(PTT)和光动力疗法(PDT)已广泛应用于不同恶性疾病的治疗,并取得了良好的治疗效果。


  得益于纳米技术和跨领域技术的发展,以纳米医学为基础的光介导治疗、超声介导治疗、放射治疗和磁介导治疗,特别是与相应的成像技术相结合,在恶性疾病的检测、诊断、以及治疗等方面取得了巨大的进步。微创纳米药物结合了纳米药物和微创治疗的优点,可以有效靶向病理细胞/组织/器官,提高药物的生物利用度,减少副作用,实现小切口或无切口无痛治疗,从而获得良好的治疗效果。值得注意的是,作为微创纳米药物的主体,纳米材料可以作为成像造影剂和/或药物传递的纳米载体。此外,抗体、多肽或配体可用于修饰这些纳米材料,使纳米药物能够靶向治疗恶性疾病一些纳米材料具有固有的光热特性、光敏性、声敏性、辐射敏化性和磁性,可以有效提高相应纳米药物对恶性疾病的治疗效果。与传统治疗不同的是,纳米药物一旦给药,可通过被动或主动靶向作用,特异性积聚在病变部位,然后在微创外源性刺激作用下被激活发挥治疗作用。


1微创纳米药物的新兴应用示意图。


  鉴于这些优点,微创纳米药物已广泛应用于生物医学,并显示出巨大的临床应用潜力。特别是,结合治疗和诊断能力的治疗微创纳米药物的出现,可以同时实现治疗、诊断和治疗反应的实时监测。通过各种成像技术指导下的个性化治疗,可以实时密切监测该类纳米药物在人体内的吸收、分布、代谢、排泄等过程,从而达到更好的治疗效果和最小的副作用。目前,一些纳米药物已经获得了美国食品和药物管理局(FDA)的批准,更多的纳米药物正处于不同的临床试验阶段。因此,此综述就纳米技术在光/超声/辐射/磁介导治疗和成像方面的医学应用现状及面临的挑战进行了全面总结,并就其发生机制进行了探讨。此外,还讨论了微创纳米药物在各种生物医学领域的应用,包括癌症,心血管疾病,组织工程,神经功能疾病,和细菌感染,及其与其他治疗模式的结合。最后,作者还展望了他们对该领域所面临的挑战的解决办法,及微创纳米药物的未来发展和临床转化。


  原文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d1cs01148k


通讯作者简介


  陶伟教授,现为哈佛大学医学院助理教授、布莱根妇女医院Farokhzad Family杰出讲席教授(Endowed Chair),也是哈佛大学医学院历史上第一个以助理教授身份获得冠名杰出讲席教授头衔的华人学者。研究方向主要是围绕药物载体和生物材料的研发及其广泛的生物医学应用(如mRNA/siRNA等核酸药物递送、肿瘤诊断治疗、心血管疾病、创伤愈合及组织再生、感染或炎症类疾病、糖尿病及其并发症等的治疗等)。陶伟教授团队研发的多种药物递送核心技术已获系统性的专利、具有良好的产业化背景。近四年以独立通讯或者最后通讯作者身份在Nature Reviews Materials, Nature Reviews Cardiology, Nature Nanotechnology, PNAS, Nature Protocols, Matter (Cell Press), Trends in Chemistry (Cell Press), Nature Communications, Chemical Society Reviews, Angewandte Chemie, Advanced Materials 等期刊上发表论文50余篇,多数论文入选封面论文、Web of Science高被引论文或热点论文。


  曾获得美国METAvivor青年研究员奖、美国心脏协会合作科学奖、哈佛大学医学院/布莱根妇女医院纳米医学研究中心基金、系基础科学基金、Khoury Innovation Award、Stepping Strong Breakthrough Innovator Award、Nanotechnology Foundation等项目资助。曾获评《麻省理工科技评论》35岁以下科技创新35人(2020年度TR35)、科睿唯安全球高被引科学家(2021年度起)、微软学术全球Top 5 Trending Authors in Nanotechnology以及Top Authors in Nanomedicine、Elsevier/Mendeley Data全球前2%顶尖科学家(2019年起连续入选年度影响力榜单)、Chemical Society Reviews(IF=60.615)期刊Emerging Investigator Award、Advanced Materials(IF=32.086)期刊Rising Star、Materials Today(IF=26.943)期刊Rising Star Award、Angewandte Chemie(IF=16.823)期刊杰出审稿人、Materials Horizons(IF=15.717)期刊Top 10 杰出审稿人、Nanoscale(IF=8.307)期刊Emerging Investigator Award等奖项。同时,担任Springer Nature & BMC旗下期刊Journal of Nanobiotechnology(IF=9.429)副主编、Wiley旗下期刊Exploration副主编,Matter(Cell Press, IF=19.967)、Bioactive Materials(IF=16.874)、Nano-Micro Letters(IF=23.655)等期刊Editorial/Advisory委员会成员,eLife (IF=8.713)、Bioactive Materials、Acta Pharmaceutica Sinica B (IF=14.903)等期刊客座编辑。


  课题组网页:https://scholar.harvard.edu/wtao/bio

  (课题组长期招聘联合培养博士后、博士研究生,欢迎发信联系!)

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(责任编辑:xu)
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