国家纳米科学中心基于细胞器靶向的抗肿瘤研究获新进展

2011-1-11 11:33 来源: 中国科学院
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  金是绿色纳米技术中最具研究活力和发展潜力的金属元素。金纳米棒制备简单、形状和尺寸可控、生物相容性好,具有独特的光学性质如表面增强拉曼散射效应和依赖于长径比的表面等离激元共振效应等特性,在纳米生物医学领域有着非常广泛的应用前景,如肿瘤治疗、药物与基因载体、近红外活体成像、生物传感、CT成像等。

  在肿瘤治疗中,理想情况是药物能靶向和富集于肿瘤部位并破坏肿瘤细胞,而对正常细胞和具有再生能力的干细胞不造成影响。国家纳米科学中心陈春英研究组和吴晓春研究组密切合作,在不同层次上深入地开展金纳米棒与生物体相互作用的研究。最新的研究工作发现,特定表面修饰的金纳米棒能选择性地有效杀死肿瘤细胞,通过选择性进入肿瘤细胞的线粒体,破坏线粒体的结构和功能,引起肿瘤细胞死亡;而对正常细胞和成体干细胞的结构和功能无明显影响,且成体干细胞可有效排出金纳米棒。其原因在于不同类型细胞中,溶酶体膜对金纳米棒表面分子的耐受性的不同,这种差异决定了金纳米棒不同的输运机制和细胞效应。因此,基于金纳米棒在病理和生理条件下不同细胞敏感性和生物效应的差异性,可实现人工设计细胞器靶向的抗肿瘤纳米载体和药物,为肿瘤治疗提供了新的研究思路。上述研究结果对金纳米棒生物医学领域中的应用具有重要的意义,于2010年12月27日在线发表在国际期刊《纳米快报》(Nano Letters,http://pubs.acs.org/doi/suppl/10.1021/nl103992v)。

  这项成果是研究组系列研究工作的一部分。近年来,研究组发展了研究金纳米棒在生物体内分布的系统集成分析方法(Anal Bioanal Chem, 2010, 396: 1105-1114);实现通过改变长径比和表面设计调控其进入细胞的能力和降低细胞毒性(Biomaterials 2010, 31: 7606-7619);表面包被铂纳米晶的金纳米棒具有很强的类酶活性,可应用于酶联免疫分析(Biomaterials 2011, 32: 1139-1147)。此外,还编制了金纳米棒表征的国家标准(GB/T 24369.1-2009),研制了金纳米棒国家标准样品 (GSB 02-2629-2010)。这些系列研究成果为金纳米棒的肿瘤早期探测、分子影像与靶向治疗等方面的潜在应用打下了良好基础。

  这项研究工作得到了中国科学院、科技部973项目和国家自然科学基金委的资助。

  

  图片说明:肿瘤细胞通过内吞方式摄入金纳米棒,接着被转运到内吞体和溶酶体,进而改变了溶酶体膜的通透性而被释放到胞浆,然后靶向运输到线粒体,引起线粒体膜电位降低,最终导致肿瘤细胞的死亡。