中科院纳米能源所李琳琳 Small Methods：NO递送的压电纳米声敏剂促进癌症治疗

2023-10-25 来源：高分子科技

超声（US）介导的声动力治疗（SDT）由于侵入性低和组织穿透性高，在肿瘤及感染性疾病治疗中展示出广阔的应用前景。然而，目前声敏剂量子产率低导致了活性氧（ROS）产生不足，限制了SDT单一模式治疗的疗效。

一氧化氮（NO）作为一种气体信号分子，在浓度过量时，可以造成细胞亚硝化应激、抑制线粒体呼吸代谢、减少耗氧量，从而能够直接或间接地杀死肿瘤细胞。但是NO的非靶向性分布可能会造成严重的全身毒性，因此需要一种安全可控的递送方式。基于以上考虑，通过整合声动力和NO气体治疗来设计、开发新型声敏剂，为提高SDT疗效、促进NO气体治疗提供了一种潜在的途径。

图1. BST@LA NPs用于声动力和气体联合治疗的示意图。

前期工作中，中科院北京纳米能源与系统研究所李琳琳团队发现了无机压电半导体材料可以作为声敏剂用于SDT，并通过掺杂或异质结的构建促进电荷载流子的迁移和分离，提高ROS的产生（Nano Energy 2018, 46, 29; Nano Today 2021, 37, 101104; Nano Res. 2022, 15, 7304; ACS Nano 2022, 16, 9304; BMEMat 2023, 1, e12006; Small 2023, 19, 2300327; J. Colloid Interf. Sci. 2023, 640, 839.）。在此基础上，为了进一步提高SDT的疗效，李琳琳团队构建了L-精氨酸（LA）功能化的钛酸钡锶（BST）压电纳米颗粒（BST@LA NPs）用于实现肿瘤的声动力和NO气体联合治疗。一方面，锶离子在钙钛矿型结构（ABO₃）中的A位掺杂，不仅增强了本征压电性，而且缩小了半导体带隙，增强了载流子迁移，这些都促进了超声刺激下超氧阴离子（?O₂^?）和羟基自由基（?OH）的产生。另一方面，产生的ROS触发声敏剂表面LA的分解，使NO气体能够在肿瘤部位可控释放，实现联合治疗效果。细胞、动物实验均表明，BST@LA NPs在超声下具有显著的肿瘤生长抑制效果。这种声动力和气体治疗的联合，为改善肿瘤治疗提供了一条可行的方案。

图2. BST@LA NPs的合成与表征。

图3 压电电子学效应增强的声动力学ROS产生机制

图4 声动力和NO气体治疗用于小鼠乳腺癌治疗

该研究成果以“Piezoelectric Ba_0.85Sr_0.15TiO₃ Nanosonosensitizer with Nitric Oxide Delivery for Boosting Cancer Therapy”为题发表在学术期刊《Small Methods》上。论文第一作者为广西大学和中科院北京纳米能源所联合培养的赵运超博士（已毕业，入职山东农业大学副教授），通讯作者为中科院北京纳米能源所李琳琳研究员。

论文链接：https://doi.org/10.1002/smtd.202301134

李琳琳课题组主页：https://www.x-mol.com/groups/lilinlin

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（责任编辑：xu）

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