车声雷、余靓课题组开发了一种新型磁性纳米探针

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车声雷教授团队钱江学者特聘教授余靓博士以浙江工业大学为第一单位，以封面论文的形式在《ACS Nano》（影响因子13.903）上发表了题为Magnetic Reactive Oxygen Species Nanoreactor for Switchable Magnetic Resonance Imaging Guided Cancer Therapy Based on pH-Sensitive Fe5C2@Fe3O4 Nanoparticles的研究论文（2019, 13, 10002-10014）。ACS Nano是当前材料科学、化学领域最具影响力的综合性国际期刊之一。余靓博士和博士研究生赵帆为该论文的共同第一作者，车声雷教授、北京大学侯仰龙教授和浙江省人民医院牟晓洲副研究员为共同通讯作者。

       在这篇论文中，余靓博士开发了一种新型磁性纳米探针，不但能够针对肿瘤微环境选择性释放活性氧，而且可以基于磁共振成像（MRI）的模式转换对治疗过程实时监测。由于肿瘤治疗与MRI信号转化过程均由纳米材料在肿瘤部位特异性降解并释放Fe2+引起，这种新型磁性纳米探针有望同时解决肿瘤选择性治疗与治疗过程监控难的两大关键性瓶颈问题，是一种具有良好前景的新型智能诊疗一体化材料。
恶性肿瘤严重威胁人类的健康，发展肿瘤选择性治疗的方案有望在提高疗效的前提下降低治疗的副作用，是肿瘤治疗领域的研究重点之一。利用肿瘤弱酸性和高H2O2浓度的环境特点，研究团队发展了基于Fe5C2@Fe3O4纳米颗粒的肿瘤选择性治疗探针。该探针能在肿瘤酸性条件下释放Fe2+而在正常组织中稳定存在，并且在肿瘤内的Fe2+释放量比常用试剂Fe3O4纳米颗粒更高。结合肿瘤内高H2O2含量的特点，这种新型磁性纳米材料能基于芬顿反应在肿瘤内特异性释放大量羟基自由基，从而实现肿瘤的选择性治疗。
       另一方面，肿瘤治疗的疗效存在明显的个体差异，亟需发展能够实时反馈疗效的方法。本论文发展的新型诊疗一体化探针，可以实现肿瘤治疗过程的监测。构建的Fe5C2@Fe3O4纳米探针因具有比商用MRI造影剂更高的饱和磁化强度，展现出更优异的T2-MRI增强能力，可用于精确判断肿瘤的位置与大小。然而，这种固定模式的MRI不能实时反馈治疗过程中的变化，导致疗效难以及时评估。得益于肿瘤部位弱酸性的特点，余靓博士创新性地利用Fe5C2@Fe3O4纳米颗粒能在酸性环境中降解的性质，发展了能对治疗过程实时监控的磁性探针：随着Fe5C2@Fe3O4纳米颗粒在肿瘤中被逐渐降解，其T2-MRI成像效果减弱；同时，Fe2+的释放增强了其T1-MRI信号。值得注意的是，这种从T2模式到T1模式的MRI信号转变和羟基自由基产生都是由Fe5C2@Fe3O4纳米颗粒在肿瘤部位的降解引起的，这类磁性纳米探针为肿瘤治疗过程的可视化提供了可能。
       余靓特聘教授2015年入职以来，先后入选了中国科协青年人才托举工程、浙江省钱江学者特聘教授、浙江省151人才第一层次等人才项目。依托浙江工业大学磁电功能材料研究所在磁性材料、尤其是纳米磁性材料的合成与功能化方面的研究积累，余靓致力于设计与构建“肿瘤诊疗一体化探针”，通过纳米磁性粒子实现肿瘤诊断、治疗和监控的一体化。近几年，课题组已经设计出一系列可结合多种成像模式实现肿瘤的早期诊断与监测的磁性纳米探针，并制备了数种对外界刺激和肿瘤微环境响应的智能纳米材料。此前的相关论文已发表在Top期刊ACS Nano（2017,11: 9239-9248；2016, 10: 159-169）、Nanoscale Horizons（2017, 2: 81-88）和Science China Materials（2018, 61: 961-968）上。未来，她的努力方向集中在进一步提高探针的精准调控能力，探讨材料的生物学效应，拓展材料在心脑血管等其它疾病诊疗方面的应用，争取为重大疾病的早期诊断、精准治疗与疗效可视化等方面提供新材料和新方法。


       论文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b01740
        Yu, J.; Zhao, F.; Gao, W.; Yang, X.; Ju, Y.; Zhao, L.; Guo, W.; Xie, J.; Liang, X.; Tao, X.; Li, J.; Ying, Y.; Li, W.; Zheng, J.; Qiao, L.; Xiong, S.; Mou, X.*; Che, S.*; Hou, Y.* Magnetic Reactive Oxygen Species Nanoreactor for Switchable Magnetic Resonance Imaging Guided Cancer Therapy Based on pH-Sensitive Fe5C2@Fe3O4 Nanoparticles. 2019, 13, 10002-10014.


         车声雷,浙江工业大学教授。长期从事铁氧体磁性材料、粉体材料、介电材料等功能陶瓷材料的研究开发工作，近10年来的主要研究方向是锰锌功率铁氧体的材料研发、工艺改良、机理解析和电磁应用等。主持开发的多项代表世界领先水平的软磁铁氧体产品在日本TDK投产，获得TDK最高技术奖等3项奖励，发表学术论文40多篇。截止2010年底已申请日、美、中国发明专利81项（其中29项授权）。2010年入选第4批国家“##计划”，2011年回国工作。