一种可杀死癌细胞的新型生物纳米材料

同济大学医学院生物医学工程与纳米科学研究院王祎龙博士、时东陆教授与美国辛辛那提大学、密西根大学的同行紧密合作，研制出一种新型表面双功能化的非对称纳米复合微球。这种新颖的结构为表面选择性偶合生物分子提供了一个独特的方法，为多功能纳米材料载体的构建提供了全新的思路。该项研究成果近期在Advanced Materials上发表。

这种新型纳米结构的优势在于，更方便、高效地将多种功能整合于同一个纳米载体中，使之能同时实现靶向、示踪、磁热疗、载药和可控释药。传统纳米颗粒的一个不足之处在于，他们大多具有对称结构，只具备单一表面可用于改性。当多种组分同时要被修饰到表面时，组分之间的互相干扰会使得多功能的实现十分困难。

国际上，Janus复合结构的纳米材料的制备技术正经历快速发展期，该课题组在相关领域也取得了不错的进展，提出了若干国际领先的材料组装思路（Chemical Communications, 2011, 47 (37), 10350；Langmuir, 2011, 27, 7207.），实现了单纯的材料设计、制备到其生物应用的跨越。通过多学科的交叉合作，我们设计了一个具有细胞靶向和药物控释功能的载体，作为靶向基团的叶酸被联接于聚苯乙烯表面，化疗药物阿霉素则通过对pH敏感的腙键偶联在二氧化硅表面。负载药物的复合微球通过叶酸受体介导内吞进入核内体。核内体的微酸环境（pH4.5-6.5）使腙键水解断裂，药物得以释放并进入细胞核。这种非对称复合微球可以将抗癌药物输送至癌细胞内部并且可控地释放，以杀死癌细胞，从而达到局部治疗的目的。在此过程中对正常组织的毒副作用大大降低，效果远优于全身化疗。此外，该复合材料具有超顺磁性，可应用于核磁共振成像以及磁热疗法。这只是一个开始，这种多功能材料还有望在环境水处理、细菌特异性富集等领域大显身手，相关工作正在开展。


原文链接：

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Dual Surface-Functionalized Janus Nanocomposites of Polystyrene/Fe3O4@SiO2 for Simultaneous Tumor Cell Targeting and Stimulus-Induced Drug Release


Folic acid (FA) and doxorubicin (DOX) are coupled separately onto Fe3O4@SiO2 and polystyrene surfaces of a unique polystyrene/Fe3O4@SiO2 Janus structure. This super-paramagnetic, dual-functionalized Janus nanocomposite enables effective tumor cell targeting and internalization via the folate receptor, and induces significant cancer cell death by controlled, stimulus-induced drug release under acidic conditions in endosomal compartments.



来源：生物谷