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2020-09-10 作者:化学化工学院 来源:科学技术处

化学化工学院蒋锡群课题组提出克服肿瘤光动力治疗乏氧问题的新方法

光动力疗法(PDT)是一种重要的癌症治疗方法,它是通过光和光敏剂产生活性氧(ROS)来特异性杀死癌细胞,它具有全身毒性小,治疗抵抗力低和侵入性小等优点。近年来,分级光动力疗法(fPDT)被开发出来用于来进一步提高治疗的安全性和有效性,分级光动力疗法类似于临床分级放射疗法,在肿瘤区域中进行多次照射以达到更好的治疗效果。由于PDT的治疗过程需要消耗肿瘤组织中的氧气来产生活性氧自由基,因此其治疗效率高度依赖于肿瘤中的氧气含量。不过由于肿瘤血管的缺乏和组织结构的异常,大多数肿瘤是高度乏氧的。在fPDT中,在进行第一次PDT后,肿瘤脉管系统可能会受到严重损伤或破坏,从而在随后的照射中很难使肿瘤组织再氧化,这极大地限制了fPDT的抗肿瘤效率。

针对分级光动力治疗的这一自我限制,该课题组将具有微环境调节功能的洛沙坦和具有乏氧响应的荧光探针铱配合物同时偶联在五氧化二钒纳米粒子表面(IrP-L@V2O5),并将其应用于分级光动力治疗。通过五氧化二钒与肿瘤组织内过表达的双氧水反应产生氧气的原位供氧方式与调节肿瘤微环境改善肿瘤乏氧协同作用,改善由于分级光动力治疗过程中肿瘤血管损伤与氧消耗造成的肿瘤乏氧问题,增强了光动力治疗的疗效。同时,由于作为光敏剂的铱配合也是一种乏氧响应的探针,可以对分级光动力过程中肿瘤氧含量进行实时监测并为光动力治疗提供指导。利用IrP-L@V2O5具有乏氧响应并可以监测氧含量变化这一特性,作者研究了在分级光动力治疗过程中,小鼠肿瘤氧含量的变化情况。结果表明,只具有五氧化二钒和铱配合物的纳米材料在多次光照以后,由于血管受损其改善肿瘤乏氧能力逐渐下降。而IrP-L@V2O5实验组却可以在多次光照之后依然保持良好的改善肿瘤乏氧能力。进一步的,作者对其后的机制进行探索,发现洛沙坦可以扩张肿瘤血管,提高肿瘤灌注,降低由于光动力治疗过程中造成的血管损伤,进而提高纳米材料改善肿瘤乏氧的能力。最后,作者通过小鼠肿瘤抑制实验证明了肿瘤乏氧的有效改善可以提高分级光动力治疗的治疗效率,同时与单次光动力治疗相比,分级光动力治疗具有更好的治疗效果。

上述相关成果已以" Tumor Microenvironment Regulated and Reported Nanoparticles for Overcoming the Self-Confinemnet of Multiple Photodynamic Therapy "为题在Nano Letters(DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c02272)在线发表。南京大学博士生李成、暨虎扑足球学教授郑先创和南京大学副研究员陈伟芝为该工作的共同第一作者,蒋锡群教授为通讯作者。