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  國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然-納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）近日在線發(fā)表了華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院、上海市綠色化學(xué)與化工過程綠色化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室步文博教授研究團(tuán)隊(duì)與中科院上海硅酸鹽研究所施劍林研究員課題組合作的研究論文“Magnesium silicide nanoparticles as a deoxygenation agent for cancer starvation therapy”（Nature Nanotechnology, 2016, DOI: 10.1038/nnano.2016.280；華東師大為共同通訊作者單位）。

  該研究從采用自蔓延燃燒方法合成新型Mg2Si納米顆粒出發(fā)，揭示了腫瘤微環(huán)境可以特異性激活Mg2Si納米顆粒的耗氧功能和分解產(chǎn)物堵塞腫瘤血管的新現(xiàn)象，開創(chuàng)性提出了無機(jī)耗氧劑用于腫瘤饑餓療法的新思路，為傳統(tǒng)的腫瘤饑餓療法注入了新活力。

化學(xué)與分子工程學(xué)院、上海市綠色化學(xué)與化工過程綠色化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室步文博教授

  眾所周知，腫瘤在人體內(nèi)生長(zhǎng)過程中，需要形成自身的血管網(wǎng)絡(luò)用于提供腫瘤組織生長(zhǎng)必需的氧氣分子和營(yíng)養(yǎng)成分，因此“血管”就是腫瘤的“命門”；通過破壞或阻塞腫瘤的血管，就能切斷對(duì)腫瘤組織的血供，腫瘤必然死亡，這就是哈佛大學(xué)佛克曼教授于1971年首次提出的切斷腫瘤血管、餓死癌細(xì)胞的“腫瘤饑餓療法”。

  然而遺憾的是，由于“腫瘤饑餓療法”對(duì)無機(jī)材料的苛刻要求（如滿足腫瘤組織的特異性、耗氧能力強(qiáng)、阻塞血管持久性，可注射性、良好的生物相容性等要求），目前無機(jī)材料用于腫瘤饑餓療法還無法實(shí)現(xiàn)。

  最近，華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院步文博教授和中科院上海硅酸鹽研究所施劍林研究員的合作研究團(tuán)隊(duì)，采用改進(jìn)的自蔓延燃燒法，成功制備了單分散、直徑約100nm的硅化鎂 (Mg2Si) 納米耗氧劑，經(jīng)聚乙烯吡咯烷酮（PVP）表面改性后形成穩(wěn)定的溶膠，賦予其良好的可注射性。

腫瘤饑餓療法示意圖

  實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該新型耗氧劑在腫瘤組織弱酸性微環(huán)境下被特異性激活，利用中間產(chǎn)物硅烷（SiH4）快速高效、持久消耗腫瘤組織及血管中的溶解氧和血紅蛋白結(jié)合氧，導(dǎo)致腫瘤病灶區(qū)極度缺氧；更重要的是，耗氧劑的分解產(chǎn)物SiO2在腫瘤組織血管中原位自聚集形成微米級(jí)絮狀物，高效率阻塞腫瘤血管，切斷腫瘤周圍的氧分子和營(yíng)養(yǎng)成分通過腫瘤血管系統(tǒng)的供給，同時(shí)也切斷了腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移的血管途徑，致使癌細(xì)胞發(fā)生明顯的纖維化、凋亡和壞死，達(dá)到“餓死腫瘤”的治療效果；值得一提的是，該策略采用的制備工藝可以批量化、低成本制備硅化鎂耗氧劑，并僅能在腫瘤病灶區(qū)特異性激活其耗氧功能，正常組織和器官中無法激活其耗氧功能，該類不含有重金屬離子的新型耗氧劑，不但自身具有良好的生物相容性，其分解產(chǎn)物（Mg2+和SiO2）同樣也無毒無害，并最終被安全地代謝出體外，克服了醫(yī)用無機(jī)材料難降解、活體內(nèi)滯留易導(dǎo)致生物毒性的醫(yī)學(xué)難題。該工作為批量化制備新型功能納米材料提供了新的方法，同時(shí)為“腫瘤饑餓療法”提供了新的思路。

  該研究工作以Article的形式在線發(fā)表于Nature Nanotechnology，并在最熱門論文中排序第二。該工作一經(jīng)發(fā)表即受到國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《Cell》子刊《Chem》、美國(guó)化學(xué)會(huì)Chemical & Engineering News和世界科技研究新聞資訊網(wǎng)等多個(gè)國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊/新聞媒體對(duì)該研究成果進(jìn)行了專題報(bào)道和亮點(diǎn)評(píng)述。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委和上海市科委優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人計(jì)劃的支持。

相關(guān)評(píng)論

  《Cell》子刊Chem評(píng)論：http://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(17)30038-4

  美國(guó)化學(xué)會(huì)Chemical & Engineering News評(píng)論：http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/cen-09503-scicon001

  世界科技研究新聞資訊網(wǎng)評(píng)論：https://phys.org/news/2017-01-nanoparticles-good-tumor-deoxygenation-agent.html