近日，北京化工大学材料科学与工程学院徐福建教授/赵娜娜教授研究团队在《Biomaterials》上发表了题为“Biomineralized calcium carbonate nanohybrids for mild photothermal heating-enhanced gene therapy”的研究论文。该论文提出了利用仿生矿化的方法构建碳酸钠杂化纳米颗粒，实现了温和光热效应增强的基因治疗。

       炎症在肿瘤的发生、发展、侵袭和转移过程中起着重要作用，在治疗过程中的细胞坏死可能会引起炎症反应。已有研究表明，通过诱导肿瘤细胞凋亡可以避免炎症反应。因此，开发多功能基因载体在不引起炎症的同时增强治疗效果具有重要意义。本文以组装的海藻酸钠胶束为模板，利用生物矿化法制备尺寸和形貌可调的海藻酸钠-碳酸钙杂化纳米颗粒。为了同时引入温和光热性质和基因递送功能，通过席夫碱/迈克尔加成反应，利用聚多巴胺包覆层将阳离子聚合物修饰到一维海藻酸钠-碳酸钙纳米颗粒的表面。一方面，阳离子聚合物可用于基因转染；另一方面，聚多巴胺赋予载体温和光热性能和光声成像能力。实验结果表明，在低功率密度的近红外光照射下，温和光热效应可以增强细胞摄取。同时，载体的降解可以进一步促进基因释放，从而提高基因转染效率。这种基因疗法可以在获得更好的治疗效果的同时防止炎症反应。此外，载体还可通过超声/光声双模式成像实现对肿瘤治疗过程的监测。这将为肿瘤治疗提供一种新的思路。
      北京化工大学材料科学与工程学院博士毕业生刘艳军为论文第一作者，徐福建教授和赵娜娜教授为本论文的共同通讯作者。北京化工大学为唯一完成单位。
       论文链接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.120885.

随着纳米技术的飞速发展，研究者们设计了各种纳米诊疗平台来实现肿瘤的精准诊断与高效治疗。光声成像（PAI）作为一种新兴的成像技术已广泛应用于包括肿瘤在内的各种器官组织的成像。与传统的光学成像相比，PAI具有较高的空间分辨率以及较深的组织穿透能力。但是，纳米粒子在肿瘤中有限的停留时间通常会限制其在肿瘤治疗和实时监测治疗过程中的应用。为实现高效的PAI引导的联合治疗，设计理想的诊疗平台，改善材料其在肿瘤中的滞留性是十分必要的。具有不同形貌及光学特性可调的金纳米粒子（如金纳米颗粒，金纳米笼，金纳米壳，金纳米棒等）作为光声造影剂已受到广大的关注。如何灵活地调控金纳米颗粒组装，制备具有出色光声成像能力以及光热治疗功能的组装结构，实现材料在肿瘤组织中的长时间滞留仍然是一个很大的挑战。

北京化工大学材料科学与工程学院徐福建教授、赵娜娜教授及其研究团队提出了一种简便通用的方法，即通过使用乳液模板与结构导向聚合物修饰相结合的策略，将两亲性嵌段共聚物修饰的金纳米颗粒与良好生物相容性的聚合物基体乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）共组装，制备了一系列不同形貌的PLGA-Au组装体。作为概念验证，在具有独特环形金图案的R-PLGA-Au组装体表面修饰天然多糖透明质酸，以进一步改善其生物相容性。与离散的金纳米粒子相比，组装体表现出更优异的光热性能。更为有意思的是，组装体可以在近红外激光照射下发生了二次组装，得到更大尺寸的二元组装体，增长在肿瘤中的滞留时间。在治疗方面，负载了抗癌药物10-羟基喜树碱的组装体在细胞层面表现出良好的抑瘤效果，而活体实验证实了PAI引导的PTT/药物协同治疗以及近红外光响应下延长滞留时间的可行性。此外，该工作在组装机理方面，系统地研究了对于不同组装结构的形成机理以及影响因素，证明了金纳米颗粒/PLGA/表面活性剂与界面的相互作用以及乳液结构对自组装过程中起着举足轻重的作用。相关结果发表在Small（DOI：10.1002/smll.202002790）上

2019优秀青年科学基金项目-有机/无机复合医用递送载体
批准号        51922022       
学科分类        载体与缓释材料 ( E031002 )
项目负责人        赵娜娜       
依托单位        北京化工大学
资助金额        120.00万元       
项目类别        优秀青年科学基金项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2022 年 12 月 31 日