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微纳机器人利用光合作用靶向治疗肿瘤

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发表于 2020-03-20 01:16 | 显示全部楼层 |阅读模式

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近日,浙江大学医学院附属第二医院/转化医学研究院周民研究员团队研制出一款微纳机器人,通过以微藻作为活体支架,“穿上”磁性涂层外衣,靶向输送至肿瘤组织,成功改善肿瘤乏氧微环境并有效实现磁共振/荧光/光声三模态医学影像导航下的肿瘤诊断与治疗。这项研究刊登在《先进功能材料》,并被遴选为当期封面。

微纳机器人指的是尺度介于微纳米级别,可以对微纳空间进行精细操作的机器人。由于其具有灵活运动、精确靶向、药物运输等能力,在疾病诊断治疗、靶向递送、无创手术等生物医学领域具有广阔的应用前景。然而现阶段针对微纳机器人的有关研究大多聚焦在体外,在体内治疗应用的更多预期功能仍然具有极大的挑战性。

在肿瘤治疗中,为何需要微纳机器人靶向提供氧气呢?

这是因为肿瘤细胞在快速增殖中消耗了大量的氧气,导致肿瘤组织内部存在缺氧微环境,这成为众多肿瘤治疗方法出现耐受现象的重要原因之一。一般临床肿瘤治疗采用的放疗和光动力治疗中,患者通过高压氧仓吸氧来解决肿瘤内部氧气不足的问题。但这种方法往往收效甚微,并不能达到靶向供氧到肿瘤部位,难以提高肿瘤治疗效果。

螺旋藻,一种生活中常见的微藻,作为水生植物能够通过光合作用产生氧气。那么如何将该微藻送进肿瘤?课题组提出将超顺磁性的四氧化三铁纳米颗粒通过浸涂工艺,均匀涂层至微藻表面。磁性工程化的微藻能够在外部磁场控制下,能够定向运动至肿瘤。

“研究的创新性在于无机和有机的微纳体,选择性把药物输送到肿瘤缺氧部位。”周民介绍,他们所研制的微纳机器人是一种光合生物杂交体系统,这个系统既保持了微藻高效的产氧活性,还兼有四氧化三铁纳米颗粒的定向磁驱能力。在具体治疗中,通过体外交变磁场将微纳机器人靶向运送并积累至肿瘤,通过体外光照,由光合作用原位产生氧气来减轻肿瘤内部乏氧程度,从而提高放射疗法的效率。“在小鼠的原位乳腺癌模型中,经增强的联合治疗展现了明显的肿瘤生长抑制作用。”

光合生物杂交微纳泳体系统对于放疗具有积极作用,经过射线处理后释放的叶绿素能作为光敏剂,进而产生具有细胞毒性的活性氧来杀死肿瘤细胞,实现协同光动力治疗。周民说:“正常的光动力治疗需要氧气和活性氧才能顺利开展,目前的微纳机器人能够很好地解决这两个需求。”

此外,微藻中含有的大量叶绿素,也具有的天然荧光和光声成像功能,可以无创性地监测肿瘤治疗情况和肿瘤微环境变化。周民说:“药物遇到荧光,就能够表达出来。叶绿素是一面镜子能够找出来它。”

据悉,这项研究持续了3年。“该微纳泳体本质作为天然生物能够在体内得到有效降解,为生物杂化材料应用在靶向递送和体内生物医学提供了转化前景。” 周民说。

相关论文信息:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201910395

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/3/437192.shtm
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发表于 2020-03-20 01:41 | 显示全部楼层
通过 高氧杀死癌细胞
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发表于 2020-03-20 08:50 超大游击队员 | 显示全部楼层
不用射线才好
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