科学家开发出一种可智能识别肿瘤的模块化自组装纳米粒子GQD NT

5 月 7 日消息，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院的周欣研究员团队利用肿瘤微环境与正常组织的差异，开发出了一种可智能识别肿瘤的模块化自组装纳米粒子 GQD NT。

这是一种能够实现癌症精准检测与治疗的纳米粒子，可显著降低癌症检测治疗过量使用药物带来的副作用。IT之家注，相关研究成果近日已发表于国际知名学术期刊《先进材料》(DOI：10.1002/adma.202211337)。

这种纳米粒子通过在肿瘤中不断变形，延长了粒子内的药物在肿瘤中的驻留时间、增强了药物在肿瘤中的穿透性，以极低的药物剂量实现了癌症光动力疗法的长时磁共振成像检测与高效治疗。

简单来说，药物过量是造成癌症检测与治疗副作用大的主要原因。这是因为现有药物对病灶的靶向不足，难以富集于肿瘤区域，且在病灶部位停留时间短，需要进行大剂量注射以达到预期成像检测与治疗效果。

这里提到的光动力疗法(PDT)是一种新兴的治疗癌症的疗法，因为所使用的光敏剂(PSs)只有在受光照射时才具有活性和毒性，并且具有高度的时空选择性。为了最大化其疗效，通常需要反复应用 PDT 来消融各种肿瘤。然而，由于不断的 PSs 注入导致总剂量过高，会引起严重的副作用。因此，研究人员研发出了一种基于酸度激活的石墨烯量子点纳米转化器 (GQD NT) 作为载体，用于实现长时间肿瘤成像和重复 PDT。

在 Arg-Gly-Asp 肽的指导下，GQD NT 可主动靶向肿瘤组织，进而在肿瘤酸性中松弛、增大，从而有望在肿瘤中滞留较长时间。然后，GQD NT 会分解成小块，以更好的方式渗透进肿瘤中。

在激光照射下，GQD NT 会产生温和的高温热疗效应，从而提高细胞膜渗透性，并促进 PSs 的摄取。最具突破性的是，制备好的 GQD NT 不仅“打开”了荧光 / 磁共振信号，而且实现了高效的重复 PDT。

总的来说，这项研究开发了一种智能载体，通过编程变形增强了 PSs 在肿瘤内积累、保留和释放，从而克服了重复 PDT 中过度注射的障碍。

据称，GQD NT 可以使用十分简易的步骤将药物分子封装于其中，通过肿瘤微环境促发 GQD NT 变形，逐步提高药物在病灶部位的富集浓度。小鼠实验发现，GQD NT 在癌症检测中的造影剂使用量仅为现有临床技术的 6% 至 22%。在注射后 4 至 36 小时内，肿瘤部位的造影剂与正常组织对比度高，边界明显，极大延长了磁共振成像时间。

团队基于 GQD NT 设计的光动力学治疗方法，单次光动力学治疗后，肿瘤体积下降 82%，两次光动力学治疗后，肿瘤被完全消融。

在实验中，光敏药物的总剂量降至 1.76 至 3.50 微摩尔 / 千克的极低水平，与文献报道相比降低了 90%(单次治疗)至 95%(两次治疗)，且所用的低剂量激光不会造成皮肤损伤，有望克服光动力学治疗中光敏药物过量的问题。