廣譜腫瘤靶向治療的高性能石墨烯量子點研究方面取得了重要進(jìn)展

廣譜腫瘤靶向治療的高性能石墨烯量子點研究方面取得了重要進(jìn)展


2019年2月1日，先進(jìn)功能材料發(fā)表了上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)學(xué)院鐘曉霞教授及其合作者發(fā)表的論文《以石墨烯量子點為靶向的癌癥：熒光量子產(chǎn)率、穩(wěn)定性和細(xì)胞選擇性》。本文著重研究了葉酸受體靶向性在腫瘤中的高發(fā)光效率（qys 77%），在穩(wěn)定性（90mw/cm2，6h）和熱穩(wěn)定性（90c，6h）的石墨烯碳量子點的制備和靶向機制方面取得了重要進(jìn)展。

特異性腫瘤識別和靶向腫瘤治療作為腫瘤治療領(lǐng)域的一個熱門課題，受到物理學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等眾多學(xué)科的廣泛關(guān)注，葉酸（維生素B9）分子作為蛋白質(zhì)和核酸合成的重要原料，廣泛參與細(xì)胞代謝。由于需要快速增殖，葉酸受體在肺癌、乳腺癌、卵巢癌、白血病、血液腫瘤等實體瘤表面廣泛過度表達(dá)，而其在相應(yīng)正常細(xì)胞表面的表達(dá)很低，甚至被忽視，因此，根據(jù)葉酸受體表達(dá)的差異在癌細(xì)胞與正常細(xì)胞之間，熒光標(biāo)記物與抗腫瘤藥物與葉酸分子耦合對腫瘤的靶向識別和治療是腫瘤靶向識別和治療的重要研究方向。

然而，葉酸固有的低溶解性（25 C，1.6 ug。ml-1）和低熒光量子效率（qys:0.5%）嚴(yán)重阻礙了它的實際應(yīng)用，同時傳統(tǒng)的有機熒光分子與葉酸、抗癌藥物結(jié)合也具有穩(wěn)定性差、光熱分解容易的特點，半導(dǎo)體量子點（如CdS、CdSe、Cd等Te等）具有良好的光穩(wěn)定性和較高的熒光量子效率，但其重金屬毒性也嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。

圖2。石墨烯葉酸量子點的透射電鏡成像、表達(dá)不同葉酸受體的腫瘤細(xì)胞的定量熒光分析和熒光成像（fr:folate receptor）

因此，鐘曉霞教授及其合作者開發(fā)了以葉酸為前驅(qū)體的石墨烯碳量子點，該量子點具有高水溶性、高發(fā)光效率（qys 77%）、良好的光穩(wěn)定性（90mw/cm2，6h）、熱穩(wěn)定性（90c，6h）和葉酸受體靶向性，發(fā)現(xiàn)石墨烯量子點具有高的水溶性、高發(fā)光效率（qys 77%）、高的光穩(wěn)定性（90mw/cm2，6h）、高的熱穩(wěn)定性（90c，6h）和高的葉酸受體靶向性。對不同類型的骨髓正常干細(xì)胞、乳腺癌和卵巢癌細(xì)胞具有良好的靶向選擇性和熒光標(biāo)記特性，葉酸受體表達(dá)水平不同，且無生物細(xì)胞毒性，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)新型石墨烯量子點可以靶向和結(jié)合腫瘤細(xì)胞。盡管仍被葉酸受體介導(dǎo)的內(nèi)吞機制所介導(dǎo)，但并不是通過蝶呤-葉酸受體結(jié)合模式來介導(dǎo)，蝶呤在石墨烯量子點表面的裂解導(dǎo)致了蝶呤與癌細(xì)胞表面的葉酸受體的特異性結(jié)合和蝶呤的靶向選擇性。在癌細(xì)胞中。

本研究為腫瘤的靶點識別和治療提供了一種穩(wěn)定且生物相容的石墨烯量子點?？蓮V泛應(yīng)用于靶向熒光標(biāo)記、靶向給藥、靶向光動力療法、光熱療法等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

本研究由鐘曉霞教授牽頭，與上海交通大學(xué)附屬第九人民醫(yī)院副院長陳先峰教授、何杰教授合作，澳大利亞昆士蘭理工大學(xué)科斯蒂亞（Ken）奧斯特里科夫教授提供了重要的理論指導(dǎo)，張清博士是第一位論文的研究工作由國家自然科學(xué)基金（11675109）資助。

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