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科研进展丨南科大生医工系教授一天连发2篇ACS Nano

2022-09-25

金纳米簇诊断治疗癌症淋巴转移

开发有效的淋巴结（LN）靶向和成像探针对于早期检测和诊断肿瘤转移以提高患者生存率来说是至关重要的。目前大多数临床LN成像探针基于小分子有机染料（如吲哚青绿）或放射性99mTc复合物，这些材料通常会受到快速光漂白、信号对比度差和潜在生物安全问题等限制。此外，这些探针在不影响LN靶向能力的情况下，还无法与治疗功能相结合。

近期，南方科技大学生物医学工程系教授开发了双配体/多配体修饰的金纳米簇（GNCs），用于体内小鼠模型中LN癌转移的特异性靶向、近红外（NIR）荧光成像、诊断和治疗。通过优化表面配体涂层，研究制备的GNC显示出了高效的LN靶向性、良好的稳定性和生物相容性以及最佳的体内滞留时间。此外，只需单次剂量，这些探针就可以实现成像>3小时的LN连续NIR荧光，非常适合实现荧光引导手术。更重要的是，作者还进一步将化疗药物甲氨蝶呤引入GNC，可以显著提高甲氨蝶呤靶向淋巴结的传递效率，实现优异的治疗效果。因此，研究认为GNC有望作为治疗肿瘤淋巴转移的高效安全的纳米药物。相关文章以“Multifunctional Gold Nanoclusters for Effective Targeting, Near-Infrared Fluorescence Imaging, Diagnosis, and Treatment of Cancer Lymphatic Metastasis”为题发表在ACS Nano。

【文章要点】

为了对癌症淋巴转移进行靶向和高效诊疗，作者制备了多功能配体修饰封端的 Au25(SR1)n(SR2)18–n型GNCs。对于特定的LN靶向，作者在GNC合成过程中通过改变阴离子与中性两性配体（C5）的进料比来微调GNC的表面电荷基团及其密度。作者选择了三个C11链长相同但末端酸性基团不同的阴离子烷基硫醇配体（即11-巯基十一酸（MUA）、11-巯基十二烷基膦酸（MUP）和11-巯基十六烷基磺酸（MUS））来控制其电离。

多功能金纳米簇的设计合成及其诊疗癌症淋巴转移的应用

研究发现，只有MUA-C5双链标记的GNC才能有效地聚集在淋巴结中，并为敏感的癌症淋巴结转移诊断和手术指导提供高对比度荧光图像。进一步将甲氨蝶呤（MTX）（癌症化疗药物）引入经过优化的GNC显示，这一复合物可作为LN靶向纳米热疗药物进行使用。与体内游离MTX治疗的小鼠模型相比，GNC可以实现高效、靶向的给药，并对癌症淋巴结转移具有良好的治疗效果，同时其肝毒性大大降低了4倍，因此此类GNCs-药物复合物具有作为一种高效的治疗肿瘤淋巴结转移的纳米药物的潜力。

文献链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn6550

纳米晶纤维素治疗便秘

便秘会严重影响生活质量，增加结直肠癌的风险。目前的便秘治疗策略会造成不可逆转的肠道损伤和影响营养素吸收等副作用。而纳米晶纤维素（NCC）来源于天然植物，具有良好的生物相容性和高安全性，因此利用这一材料，南方科技大学生物医学工程系教授提出了基于NCC治疗便秘的方法。除了基于黑便、肠组织切片和血清生物标记物评估治疗作用外，作者还研究了NCC对肠道菌群的影响，并讨论了肠道菌群与代谢物的相关性。作者还评估了NCC的长期生物安全性，并认为可通过肠道微生物代谢来有效治疗便秘。这一方法所需剂量小，不影响器官和肠道，有望作为药物和膳食纤维的替代品用于改善便秘。相关文章以“Nanocrystalline Cellulose Cures Constipation via Gut Microbiota Metabolism”为题发表在ACS Nano。

【文章要点】

纳米晶体纤维素（NCC）是一种具有高结晶度和纯度的刚性棒状纳米颗粒，直径为2–20 nm，长度为100–600 nm。其通常由植物纤维酸解制备，拥有丰富的羟基，在水中能够稳定分散因此与不溶性膳食纤维相比，NCC具有更小的粒径、更大的比表面积和更强的亲水性。与可溶性膳食纤维相比，NCC则具有更高的吸附能力，可以清除毒素。

NCC对便秘治疗的作用及其长期生物安全性

经过口服以后，作者研究了NCC对便秘小鼠的治疗作用以及NCC对肠道微生物群和代谢物的调节。研究发现，NCC能有效治疗便秘，将便秘相关的血清生物标志物降至正常水平。NCC可以通过改善肠道菌群组成，促进脂肪酸代谢、胆汁酸生物合成和氨基酸代谢，以治疗便秘。在所有代谢物中，DCA、UDCA、CDCA、乙酸和丁酸可缩短肠道转运时间，而l-哌啶酸、l-鸟氨酸和l-赖氨酸是与便秘生化和免疫指标相关的重要代谢物。与传统药物相比，NCC不会造成肠神经损伤，而与依洛昔布相比，它不会引起腹泻。与膳食纤维相比，NCC用量少，治疗效果更好。因此，NCC有望作为药物和膳食纤维的替代品用于便秘治疗，且对身体具有良好的生物安全性。该研究为通过肠道微生物群代谢治疗便秘提供了一种方法，这有助于探索胃肠疾病的饮食疗法，并扩大微/纳米植物纤维在食品领域的应用。

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c05809