日前,我校材料学院胡俊青教授课题组博士生田启威和宋国胜在导师指导下,分别开发了两种多功能核-壳纳米光热转换材料,并探索其在动物肿瘤模型治疗上的应用,研究成果以 Sub-10 nm Fe3O4@Cu2-xS Core-Shell Nanoparticles for Dual-Modal Imaging and Photothermal Therapy 为题发表在《Journal of the American Chemical Society》(2013, 135, 8571.)上,以A Low-Toxic Multifunctional Nanoplatform Based on Cu9S5@mSiO2Core-Shell Nanocomposites: Combining Photothermal- and Chemotherapies with Infrared Thermal Imaging for Cancer Treatment 为题发表在《Advanced Functional Materials》(2013, 23, 4281)。
具有诊断、治疗及监控的多功能复合纳米颗粒,既能减少传统疗法的副作用,又可以增强治疗效果,田启威和宋国胜所在项目组设计合成了超小粒径(< 10 nm)的Fe3O4@Cu2-xS核-壳纳米材料,该核壳纳米结构可以作为核磁共振成像造影剂,有效地进行磁共振成像, 能作为热成像对比剂,实时监控光热治疗过程中肿瘤部位的温度变化情况;还能有效杀死肿瘤细胞,进行光热治疗,该材料是一种有效的多功能纳米生物探针,为光热材料的诊疗联合打下基础。
纳米光热转换材料应用于肿瘤治疗还需具有良好的生物相容性,项目组又将介孔二氧化硅(mSiO2)包裹在Cu9S5纳米晶表面,形成mSiO2包覆的核-壳纳米结构,mSiO2(壳)不但可以提高其生物相容性和稳定性,还能够负载抗癌药物用于肿瘤的化学治疗。该核-壳纳米结构是一种高效、多功能的癌症治疗与监控的光热试剂,具有较低的细胞毒性和较高的血液相容性,能实现光热治疗和化疗的联合增强效果。
据悉,目前治疗恶性肿瘤的方法主要有化疗、放疗和手术治疗等,但这类传统的治疗手段不仅有毒副作用,而且给患者带来很大痛苦。光热治疗技术主要使用近红外激光照射肿瘤部位,通过光热转换试剂,将光能转换成热能从而杀死肿瘤细胞。近年来,光热治疗技术作为一种微创技术在恶性肿瘤治疗方面得到了快速发展。此前,我校材料学院胡俊青教授课题组开发了新型、高效、廉价和稳定的硫化铜和氧化钨光热转换材料,其在980nm 激光激发下能有效的消融肿瘤细胞,田启威、宋国胜两位博士生正是在此研究基础上,又取得了新的进展。

图1. 多功能超小粒径Fe3O4@Cu2-xS核-壳纳米光热材料在光热治疗、磁共振成像和红外热成像上的应用探索

图2. Cu9S5@SiO2核壳纳米结构的制备流程,该核壳结构具有较低细胞毒性和较高的血液相容性,实现了光热治疗和化疗的联合增强效果