摇铃结构的粗糙纳米胶囊用于多模态癌症治疗

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一直以来纳米颗粒的形貌是研究人员关注的热点，其形态密切影响着纳米颗粒的细胞摄取过程，而粗糙的表面形貌相比于光滑表面对细胞有更强的亲和力，在生物医学中具有潜在的应用价值。基于此，北京化工大学的徐福建教授和赵娜娜教授团队通过在粗糙的二氧化硅空壳中原位生长金纳米棒及阳离子聚合物修饰，构建了摇铃结构的粗糙纳米胶囊用于基因/药物/光热三模态治疗。

二氧化硅由于高比表面积、形貌可控生物相容性好和易于表面修饰的优点备受研究者青睐，一些研究证实粗糙的表面形貌进一步影响氧化硅纳米载体的递送效率，然而目前研究只停留在体外测试阶段，而且对其表面功能化的研究还非常有限。金棒的光热效应和光声成像能力常被用于诊断和治疗癌症，目前有一些通过核壳结构、蛋黄壳结构和Janus结构等异质结构构造多功能诊疗剂的方法，但是缺少能够保持粗糙表面形貌优势的合成策略。

北京化工大学团队构建的摇铃结构金-二氧化硅粗糙纳米胶囊有效的解决了上述问题。首先合成粗糙表面的中空纳米二氧化硅，实现空腔作为纳米反应器生长金棒的形貌控制且同时保持了二氧化硅粗糙的表面形貌。外表面被优异的聚阳离子，CD-PGEA修饰以携带DNA进行基因治疗。金纳米棒周围的二氧化硅空腔保留用于药物索拉菲尼装载（疏水性抗增殖和抗血管生成药物）。纳米颗粒独特的粗糙表面特征有望促进细胞摄取。同时在近红外光的照射下不仅可以引发光热治疗，并且促进阳离子聚合物脱落触发药物释放。实现索拉非尼和抑癌基因p53共同传递治疗恶性肝癌治疗。

该粗糙表面的摇铃结构金-二氧化硅纳米胶囊在细胞摄取和基因转染测试中表现出比光滑表面的纳米胶囊更高的吞噬率和转染效率，通过流式细胞测试粗糙纳米胶囊的细胞吞噬率达到85.7%，在人正常细胞HEK293细胞系和HepG2肝癌细胞中转染效率均远高于国际金标PEI。近红外光通过金纳米棒的光热效应触发索拉菲尼释放的可行性也被证实。另外，在体外实验和动物实验中均实现了基于光热治疗增强化疗的协同效应。此外，金纳米棒的引入同时实现了光声和CT成像功能，用于成像引导的恶性肝细胞癌的基因/药物/光热联合治疗。这项工作提出了多功能粗糙纳米粒子的合理设计和合成策略，为功能化纳米诊疗平台提供了新思路。

这一成果近期发表在ACS Nano 上，文章的第一作者是北京化工大学研究生陈欣妍和张晴。

该论文作者为：Xinyan Chen, Qing Zhang, Jinliang Li, Ming Yang, Nana Zhao, and Fu-Jian Xu

Rattle-Structured Rough Nanocapsules with In-Situ Formed Gold Nanorod Cores for Complementary Gene/Chemo/Photothermal Therapy

ACS Nano, 2018, 12, 5646–5656, DOI: 10.1021/acsnano.8b01440