【儀表網 儀表研發】近日，中國科學院國家納米科學中心李樂樂、趙宇亮課題組在上轉換介導的光動力治療方面取得新進展。相關研究成果“Nd3+-Sensitized Upconversion Metal-Organic Frameworks for Mitochondria-Targeted Amplified Photodynamic Therapy”發表在《德國應用化學》上 (Angewandte Chemie International Edition, 2019, DOI: 10.1002/anie.201911508)。
光動力療法(PDT)是一種基于光化學反應的治療技術，具有高的可控性和低的毒副作用，已被應用于腫瘤等相關疾病的臨床治療。然而，臨床批準的光敏劑需要可見光來激發，其有限的組織穿透能力制約了光動力療法在深層腫瘤治療上的應用；此外，復雜的生理和病理屏障制約了光敏劑在亞細胞水平的空間特異性分布，無法有效地發揮ROS的毒性。團隊前期一直致力于發展上轉換發光介導的“時-空”可控的納米生物技術，并探索其在生物檢測和疾病診療方面的應用(Nat. Commun. 2019, 10, 2839；J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7056；Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 14877；J. Am. Chem. Soc. 2018. 140, 578；J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 13804)。近，團隊通過引入光開光分子，開發了一種光致變色上轉換納米光敏系統，實現了雙波長近紅外光編程的光動力治療，相關成果以封面文章發表在Chemical Science (2019, 10, 10231-10239)。
在前期工作的基礎上，他們設計構建了Nd3+離子敏化的上轉換金屬有機框架Janus納米結構，實現了近紅外光觸發的、靶向線粒體的放大型光動力治療。該團隊利用外延生長法合成了Nd3+離子摻雜的、具有核殼結構的上轉換納米粒子(UCNPs)作為晶種，然后通過界面誘導的自組裝策略控制卟啉類金屬有機框架材料(MOFs)在其表面各向異性生長，制備了具有Janus(古羅馬神話中的兩面神的名字)結構的納米光敏劑；進一步利用結構不對稱的特性對其進行表面功能化，賦予其對線粒體的靶向特異性。在808 nm近紅外光激發下，Janus納米光敏劑中UCNP捕獲低能量光子后，通過共振能量轉移將能量傳遞給臨近的MOF納米粒子，從而特異性地在線粒體內產生單線態氧，實現光動力治療。重要的是，通過亞細胞水平調控線粒體中ROS動態平衡，可激活細胞死亡機制來放大光動力治療效果。此外，808 nm激發光的使用可有效避免傳統980 nm激發上轉換發光所產生的熱效應和損傷正常組織的問題，提高了激光應用的安全性。該工作為腫瘤的光動力治療提供了一種新思路，將近紅外光激活技術與的空間控制技術相結合，是下一代PDT系統的發展新方向。
國家納米科學中心聯合培養碩士研究生劉暢、博士劉蓓和副研究員趙健為該論文的共同作者，研究員李樂樂和中科院院士趙宇亮為共同通訊作者。該研究得到國家人才計劃和國家自然科學基金等的支持。
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