廣譜腫瘤靶向治療的高性能石墨烯量子點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的制備和靶向機(jī)制方面取得了重要進(jìn)展。

特異性腫瘤識(shí)別和靶向腫瘤治療作為腫瘤治療領(lǐng)域的一個(gè)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(shí)體瘤表面廣泛過(guò)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(duì)腫瘤的靶向識(shí)別和治療是腫瘤靶向識(shí)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(shí)際應(yīng)用，同時(shí)傳統(tǒng)的有機(jī)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(diǎn)，半導(dǎo)體量子點(diǎn)（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(diǎn)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(kāi)發(fā)了以葉酸為前驅(qū)體的石墨烯碳量子點(diǎn)，該量子點(diǎn)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(diǎn)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(duì)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(wú)生物細(xì)胞毒性，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)新型石墨烯量子點(diǎn)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(jī)制所介導(dǎo)，但并不是通過(guò)蝶呤-葉酸受體結(jié)合模式來(lái)介導(dǎo)，蝶呤在石墨烯量子點(diǎn)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(diǎn)識(shí)別和治療提供了一種穩(wěn)定且生物相容的石墨烯量子點(diǎn)。可廣泛應(yīng)用于靶向熒光標(biāo)記、靶向給藥、靶向光動(dòng)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(zhǎng)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(guó)家自然科學(xué)基金（11675109）資助。

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