低氧氣含量、高過氧化氫濃度等腫瘤特有微環境被公認為是腫瘤生長的溫床，對腫瘤的增殖、分化和遷移起著至關重要的作用。雖然一系列針對不同腫瘤微環境的刺激響應性納米材料已經被開發出來，并與放化療制劑相結合，在一定程度上實現了微環境觸發的精準治療。然而，如何在利用相應微環境的同時對其進行操縱，將促瘤微環境逆轉為抑瘤微環境從而徹底破壞腫瘤賴以生存的“土壤”，進而實現高效協同治療依然是個難題。
近日，西安交通大學化工學院陳鑫教授團隊與空軍軍醫大學金巖教授/劉世宇副教授團隊以偶聯血紅蛋白(Hb)和亞鐵離子(Fe2+)的聚多巴胺(PDA)為核，葡萄糖氧化酶(GOD)為殼，葉酸(FA)修飾的聚乙二醇(PEG)為冠，開發了一種腫瘤微環境納米調節器。基于FA（腫瘤靶向劑）、Hb（供氧劑）、Fe2+（生成羥基自由基的催化劑）、GOD（消耗葡萄糖的催化劑）和PDA（光熱劑）的協同作用，納米調節器通過腫瘤靶向聚集、持續供氧、消耗葡萄糖、產生H2O2和HO·、以及光熱轉換等序列過程，對腫瘤組織內乏氧程度、葡萄糖含量、自由基濃度、局部溫度等微環境進行有效操縱，實現了高效的腫瘤協同治療。此外，引入的PEG鏈可有效防止血清蛋白干擾和免疫清除，而PDA作為抗氧化劑，既能不斷地將被氧化的Fe3+還原為Fe2+為化學動力學治療持續提供充足的催化劑又可以保護Hb免受治療過程中自氧化所引起的供氧能力喪失。
圖1、納米調節器結構及功能示意圖
相關成果以“On-demand Manipulation of Tumorigenic Microenvironments by Nano-Modulator for Synergistic Tumor Therapy”發表在Biomaterials上(Biomaterials, 2021, 275, 120956)。該研究工作由西安交通大學化工學院陳鑫教授團隊和空軍軍醫大學金巖教授/劉世宇副教授團隊合作完成，西安交通大學化工學院博士研究生袁萍耘、空軍軍醫大學博士研究生竇庚為該文章共同第一作者，西安交通大學陳鑫教授與空軍軍醫大學劉世宇副教授為共同通訊作者。同時得到了空軍軍醫大學金巖教授、西安交通大學第一附屬醫院初大可教授，以及國家自然科學基金、陜西省自然科學基金、西安交通大學“青年拔尖人才支持計劃”等項目的大力支持。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142961221003124
通訊作者簡介：
陳鑫，西安交通大學化工學院教授，中組部萬人計劃青年拔尖人才，陜西省百人計劃學者，陜西省優秀留學歸國人員，英國皇家化學會2020新銳科學家，西安交通大學A類青年拔尖人才，中國生物醫學工程學會組織工程與再生醫學分會委員，中華口腔醫學會口腔生物醫學專業委員會委員，納米腫瘤學專委會青年委員。先后主持國家自然科學基金、省部級自然科學基金等十余項。主要從事智能醫用材料的研究，在Nature Biomedical Engineering, Science Translational Medicine, Science Advances, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Biomaterials等國際知名學術期刊上發表科研論文60余篇，受邀撰寫學術專著3章，申請/授權國家發明專利13項。目前擔任學術期刊Pharmaceutics、Nano Biomedicine and Engineering編委， Chinese Chemical Letters青年編委。
劉世宇，空軍軍醫大學第三附屬醫院副教授，入選教育部“青年長江學者”、中國科協“青年人才托舉工程”。研究結果在Cell Metabolism、Nature Biomedical Engineering、Science Translational Medicine、Science Advances、Autophagy、Journal of Extracellular Vesicles等雜志發表。獲得陜西省青年科技新星、全軍優秀博士論文、陜西省科學技術一等獎、第二屆中國組織工程與再生醫學優秀青年研究獎、中華口腔醫學會口腔生物醫學優秀青年研究獎一等獎等獎項。擔任中國生物醫學工程學會組織工程與再生醫學分會第四屆委員會常務委員、中華口腔醫學會第三屆口腔生物醫學專業委員會委員、顱頜面再生與修復教育部工程研究中心副主任、Bio-design and Manufacturing雜志副主編等職務。
