關(guān)于鉑超納米粒子傳感器實(shí)現(xiàn)腫瘤狀態(tài)有效的監(jiān)測

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，南京大學(xué)現(xiàn)代工學(xué)院宋玉君教授課題組開發(fā)了一種可用于癌癥無創(chuàng)監(jiān)測的“超級納米粒子”微流控傳感器。開發(fā)腫瘤的液體活檢技術(shù)對于腫瘤的診斷具有非常重要的意義，但由于缺乏預(yù)測特異性和有效的生物標(biāo)志物一直限制著癌癥液體活檢的應(yīng)用。設(shè)計(jì)外源性試劑用于在病變組織中進(jìn)行特異性檢測比尋找內(nèi)源生物標(biāo)志物更具前景。以熒光探針為例，這類探針通常是外源試劑，可以反復(fù)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化并在體外進(jìn)行試驗(yàn)，同時這類試劑的濃度可以達(dá)到很高以減弱生物學(xué)背景信號的干擾。然而，目前這類檢測方法的局限性在于需要昂貴且耗時的大型儀器，以及作為試劑的有機(jī)分子通常要求特定的介質(zhì)和復(fù)雜的合成程序。

圖1 乏氧響應(yīng)性PNCAH生物傳感器用于腫瘤尿液檢測的示意圖

超小的鉑納米簇（PtNCs）作為一種優(yōu)異的外源性試劑由于其出色的酶模擬活性以及其超小的尺寸效應(yīng)受到了廣泛的關(guān)注?；诖?，宋玉君課題組構(gòu)建了一種基于鉑超納米粒子乏氧響應(yīng)性的納米傳感器用于腫瘤的尿液微流控監(jiān)測，該納米傳感器能夠在腫瘤微環(huán)境中典型乏氧特征下響應(yīng)并解離釋放出許多超小的PtNCs作為外源性標(biāo)志物代謝到尿液中，從而進(jìn)行疾病狀態(tài)的監(jiān)測。超小的PtNCs用乏氧敏感的偶氮苯鍵組裝成一個大的鉑超納米粒子以實(shí)現(xiàn)腫瘤部位的乏氧響應(yīng)。由于這些釋放的PtNCs的粒徑小于腎臟可清除的臨界值（～5.5 nm），因此可以經(jīng)由腎臟代謝到尿液中，通過對尿液中的PtNCs的濃度進(jìn)行芯片檢測，可以進(jìn)行疾病狀態(tài)的讀出。這種腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的納米傳感器一方面克服了內(nèi)源性生物標(biāo)志物不足的缺陷，能夠提高腫瘤檢測的靈敏度，另一方面通過芯片進(jìn)行疾病狀態(tài)的檢測，是一種簡單通用的檢測手段，成本低廉，可以大大降低檢測的繁瑣程序和成本。

圖2 PNCAH納米傳感器用于三陰性乳腺癌的檢測

在三陰性乳腺癌以及肺轉(zhuǎn)移癌模型中，該納米傳感器中的偶氮基團(tuán)，能夠被過度表達(dá)的還原酶破壞，從而導(dǎo)致超小PtNCs的按需釋放以及隨后的腎臟清除，可以對三陰性乳腺癌以及肺轉(zhuǎn)移癌小鼠模型進(jìn)行簡單靈敏有效的檢測。此外，文中還驗(yàn)證了該納米傳感器對不同大小腫瘤的區(qū)分效果，由于腫瘤大小不同，乏氧響應(yīng)效果也不同，導(dǎo)致了該納米傳感器有效的按需釋放。并進(jìn)一步在三陰性乳腺癌以及肺轉(zhuǎn)移癌小鼠模型治療過程中，驗(yàn)證了該納米傳感器可以在治療過程中對腫瘤的狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)測，這對于篩查腫瘤復(fù)發(fā)以及藥理學(xué)和隨訪療效的個體化評估具有重要意義。

圖3 PNCAH納米傳感器用于肺轉(zhuǎn)移癌的檢測以及藥物治療進(jìn)程的監(jiān)測

總之，該研究工作報(bào)道了一種乏氧特異性響應(yīng)的鉑超納米粒子傳感器，該納米傳感器能夠在腫瘤部位響應(yīng)釋放出超小的PtNCs，經(jīng)由腎臟代謝到尿液中實(shí)現(xiàn)腫瘤狀態(tài)的簡單靈敏有效的監(jiān)測。該方法有效地克服了內(nèi)源性生物標(biāo)志物不足的缺陷，且檢測工具成本低廉可廣泛獲得，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。

相關(guān)成果以“Hypoxia-Responsive Platinum Supernanoparticles for Urinary Microfluidic Monitoring of Tumors”為題發(fā)表在Angew. Chem期刊上，并入選為Hot Paper（Angew. Chem. Int. Ed， 2022， e202114239）。南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的宋玉君教授為該研究工作的通訊作者，2019級碩士生徐琴為本論文的第一作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金，江蘇省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

原文標(biāo)題：南京大學(xué)開發(fā)“超級納米粒子”微流控傳感器，用于癌癥無創(chuàng)監(jiān)測

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