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  天然多糖由于其固有的生物相容性，穩(wěn)定性，生物降解性，易于功能化和毒性低在各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中顯示出巨大的潛力。多糖/無機(jī)納米材料由于結(jié)合了多糖的優(yōu)勢(shì)和無機(jī)納米材料的特性將是理想的多功能平臺(tái)，但是近年出現(xiàn)的多種多糖/無機(jī)納米材料，其形貌局限于對(duì)稱的球形，因此如何控制合成一系列具有可調(diào)節(jié)形態(tài)結(jié)構(gòu)的多糖/無機(jī)納米顆粒，將兩者的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

  為控制合成具有可調(diào)節(jié)形貌的多糖/無機(jī)納米顆粒應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，北京化工大學(xué)徐福建教授/趙娜娜教授團(tuán)隊(duì)提出了一種構(gòu)建系列對(duì)稱和不對(duì)稱殼聚糖/金納米棒復(fù)合物的通用策略，以其中特殊形貌的Janus結(jié)構(gòu)殼聚糖/金納米棒（J-Au-CS）為模型，將殼聚糖部分修飾陽離子聚合物CD-PGEA得到J-ACP，絡(luò)合抑癌基因p53，同時(shí)利用金納米棒的光熱效應(yīng)和Janus結(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)光聲成像引導(dǎo)的協(xié)同基因/光熱治療。

圖1. J-ACP納米材料的合成以及實(shí)現(xiàn)PA成像引導(dǎo)的光熱/基因協(xié)同治療

  一系列的對(duì)稱和不對(duì)稱殼聚糖/金納米棒雜化納米顆粒如圖2所示。通過調(diào)控反應(yīng)條件成功得到核殼（圖2a）、偏心（圖2b）、Janus（圖2c）結(jié)構(gòu)的殼聚糖/金納米棒雜化納米顆粒，另外替換無機(jī)納米材料采用具有近紅外二區(qū)光吸收的長(zhǎng)金納米棒進(jìn)行控制合成得到類似的結(jié)構(gòu)（圖2a’-2c’）。降低聚合物球的交聯(lián)度時(shí)，同樣得到糖球略有坍塌的結(jié)構(gòu)（圖2a’’-2c’’）。因此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)金納米棒的位置、類型和殼聚糖聚合物球交聯(lián)度的控制和殼聚糖/金納米粒子的可調(diào)性，這些納米結(jié)構(gòu)為各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了多種的可能性。

圖2. 核殼（a, a’, a’’），偏心（b, b’, b’’）和Janus（c, c’,c’’）結(jié)構(gòu)殼聚糖/金納米棒TEM圖。

  J-ACP具有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率、光穩(wěn)定性和體外對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷（圖3a-3c），使其在體內(nèi)腫瘤光熱治療中有很大的潛力。尾靜脈注射J-ACP納米材料后發(fā)現(xiàn)在腫瘤部位具有較好的成像性能可用于指導(dǎo)體內(nèi)的治療，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在8 h具有最高的材料富集，最終成功實(shí)現(xiàn)了光聲成像引導(dǎo)的光熱治療。

圖3. J-ACP的光熱性質(zhì)以及實(shí)現(xiàn)PA成像引導(dǎo)的體內(nèi)光熱升溫。

  在皮下瘤的小鼠動(dòng)物模型中，從圖4b可以看出實(shí)驗(yàn)組J-ACP/p53+NIR具有明顯的腫瘤生長(zhǎng)抑制，以及治療結(jié)束后腫瘤的重量和照片J-ACP/p53+NIR表現(xiàn)出優(yōu)異的抑制腫瘤效果。圖4c腫瘤的H&E切片看出相比于其它組J-ACP/p53+NIR表現(xiàn)出明顯的腫瘤組織損傷。同時(shí)通過免疫組化和western blot發(fā)現(xiàn)治療蛋白P53的表達(dá)（圖4d,e）。小鼠體重稍微有所上升說明材料具有較低的體內(nèi)毒性（圖4f）。

圖4. (a) 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)治療過程示意圖；(b) 瘤子生長(zhǎng)曲線以及治療結(jié)束后的瘤重和腫瘤照片；(c) 腫瘤的H&E染色；(d) 腫瘤的免疫組化；(e) 腫瘤里面P53蛋白表達(dá)的western blot實(shí)驗(yàn)；(f) 小鼠的體重曲線。

  以上相關(guān)成果發(fā)表在Small上。論文的第一作者為北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院畢業(yè)碩士研究生代曉光，共同通訊作者為北京化工大學(xué)趙娜娜教授和徐福建教授。

  論文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202006004