近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院材料所（籌）材料界面研究中心研究員喻學(xué)鋒課題組在開發(fā)天然生物活性納米治療制劑領(lǐng)域取得新進(jìn)展。
　　癌癥是現(xiàn)代社會影響人類身心健康的最大殺手之一。目前臨床上最常用的小分子化療藥物在實(shí)際治療過程中往往伴隨著嚴(yán)重的毒副作用，給病患造成巨大痛苦。因此，對新的具有潛在抗癌效用分子和材料的篩選和開發(fā)有著重要的科研價值和臨床應(yīng)用意義。黑磷（黑磷烯）作為一種新型二維材料，因其良好的生物活性和生物可降解特性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注和研究。近期，課題組揭示了黑磷獨(dú)特的抗腫瘤活性及其作為納米化療藥物的應(yīng)用潛能。由于癌細(xì)胞較快的代謝速率以及較強(qiáng)的氧化應(yīng)激，黑磷進(jìn)入癌細(xì)胞后快速降解釋放大量磷酸根離子，誘導(dǎo)癌細(xì)胞胞內(nèi)微環(huán)境的改變，從而導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯，抑制癌細(xì)胞增殖，并進(jìn)一步誘導(dǎo)癌細(xì)胞通過凋亡和自噬的途徑進(jìn)入程序化細(xì)胞死亡。同時，對于正常組織細(xì)胞而言，黑磷在細(xì)胞中降解緩慢，從而展現(xiàn)出良好的生物相容性。體外細(xì)胞實(shí)驗及體內(nèi)多種腫瘤模型研究證明，與臨床一線化療藥物阿霉素（DOX）相比，黑磷具有更為優(yōu)異的選擇性殺傷癌細(xì)胞特性（Angewandte Chemie International Edition,2019,131,779-784；Theranostics,2020,10,4720–4736）。然而，由于黑磷表面缺乏活性位點(diǎn)且在生理環(huán)境下極不穩(wěn)定，對其表面進(jìn)行功能化修飾對進(jìn)一步推進(jìn)其臨床應(yīng)用研究十分必要。
　　該研究中，課題組利用原位礦化的方法構(gòu)建了表面磷酸鈣修飾的黑磷烯，并探究其抗腫瘤活性及作為納米診療平臺的應(yīng)用潛能。在此過程中，黑磷不僅為礦化過程提供成核位點(diǎn)，并可提供必需的磷源——磷酸鹽（PO43-），從而在其表面實(shí)現(xiàn)原位可控礦化。研究表明，由于磷酸鈣層的pH響應(yīng)降解特性和Ca2+離子在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的過載，礦化黑磷較未修飾黑磷展現(xiàn)出了更強(qiáng)的選擇性殺傷腫瘤活性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，礦化黑磷可特異性靶向腫瘤細(xì)胞的線粒體，破壞線粒體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而誘導(dǎo)癌細(xì)胞通過線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑進(jìn)入程序化死亡。此外，磷酸鈣礦化層可高效負(fù)載多種熒光成像分子及小分子藥物，驗證了其作為納米診療平臺的應(yīng)用潛能。相關(guān)研究證明了礦化黑磷作為生物活性納米材料在癌癥治療領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力，近一步拓展了活性磷療技術(shù)，也為無機(jī)活性納米制劑的開發(fā)及修飾提供了新思路。
　　相關(guān)工作以Calcium Phosphate Mineralized Black Phosphorous with Enhanced Functionality and Anticancer Bioactivity為題發(fā)表于材料領(lǐng)域國際期刊Advanced Functional Materials上。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省特支計劃、深圳孔雀計劃等項目支持。
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　　礦化黑磷的制備及抗腫瘤活性示意圖