马光辉课题组：纳米药物晶体-化疗/热疗联合抗肿瘤治疗新策略

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10-羟基喜树碱（10-HCPT）是一种近来颇受关注的广谱抗癌药，但是较差的水溶性却给其临床给药带来了极大的挑战。针对这个问题，科研工作者开发了许多纳米药物递送体系，包括聚合物纳米颗粒、微乳液、脂质体及胶束等。这些药物递送体系确实能提高药物在水中的溶解度，同时通过肿瘤组织的高通透性和滞留效应（Enhanced Permeability and Retention effect，EPR）效应可以增加药物在肿瘤部位的聚集，而且通过进一步的功能化还可实现对肿瘤部位的主动靶向。但是这些药物递送体系也存在一些问题：（1）10-HCPT大多以分子形式装载于纳米材料中，因此普遍存在载药率低的问题；（2）纳米载体为了延长药物循环时间，增强靶向性等需要进行化学修饰，使得制备过程复杂繁琐，不利于放大；（3）纳米载体多为无机或人工合成材料，因此在体内降解速度慢，有时存在一定程度的安全隐患。
　　近年来，将10-HCPT药物转化为纳米药物晶体的剂型策略受到了越来越多的关注。由于10-HCPT分子在纳米晶体中占主导成分，因此纳米晶体具有较高的载药率（一般大于50%）。但是这些传统10-HCPT纳米药物晶体仍存在一些问题：（1）制备纳米药物晶体多采用高压均质及超声等仪器，高能量在降低颗粒尺寸的同时还有可能对药物分子造成破坏；（2）随着晶体粒径的减小，其比表面积增加，表面自由能增大，为了降低结构的表面自由能，晶体颗粒趋向于相互聚集，有堵塞血管的风险，因此需加入大量的乳化剂，这可能引发一些毒副作用；（3）由于纳米晶体表面缺少活性基团，因此很难进行功能化修饰，导致它很难与其他疗法进行联合治疗。

纳米药物晶体

　　受到临床上10-HCPT经过静脉注射进入体内后容易与血清蛋白结合这一特性的启发，中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室马光辉研究员团队提出在10-HCPT的碱性体系中引入血清白蛋白，将其作为软模板，在羧酸盐形式10-HCPT向内酯环形式10-HCPT转化的过程中调节10-HCPT晶体的缓慢生长，进而得到粒径很小的10-HCPT纳米晶体。以此为基础，该课题组首先制备了平均粒径约为200 nm的10-HCPT纳米晶体，随后利用纳米晶体上的血清白蛋白与光敏剂吲哚菁绿之间的分子间作用力，在纳米晶体表面吸附上吲哚菁绿；并在此基础上，通过物理挤压的方式，获得了包覆肿瘤细胞膜且装载吲哚菁绿的仿生10-HCPT纳米晶体。实验结果表明，所构建的仿生10-HCPT纳米晶体借助表面包覆的肿瘤细胞膜，在体内的循环时间显著延长，肿瘤的同源靶向能力明显增强，并且在激光照射下，其中的吲哚菁绿能够产生高热效应，促进纳米晶体中10-HCPT分子的快速释放，进而在高热效应和化疗药物的综合作用下展现了理想的抗肿瘤及抗肿瘤转移效果。
　　此项研究联合化疗和热疗用于抗肿瘤治疗，为喜树碱类药物在肿瘤内高效发挥作用提供了新的策略，相关论文在线发表在Small(DOI:10.1002/smll.201805544)上，并被编辑推荐为封面文章。博士生张莉君为本文第一作者，魏炜研究员和马光辉研究员为通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和中科院战略先导科技专项的支持。



马光辉，中国科学院过程工程所研究员, 现担任过程工程副所长，生化工程国家重点实验室主任。1988年，日本群马大学工学部纤维高分子工学科，获学士学位。1993年，日本东京工业大学理工学研究科高分子工学专业，获博士学位。1994-2001年  先后日本东京农工大学工学部、大学院生物系统应用科学研究科助理教授。2001年2-3月获日本文部省海外派遣资助，赴美国Lehigh大学和New Hampshire 大学做访问学者。2001年中国科学院“百人计划引进人才”到过程工程所工作。获2002年国家杰出青年科学基金，2005年获北京市科学技术奖一等奖，2009年国家发明二等奖，2009年亚洲青年女科学奖（由Elsevier和第三世界科学院共同评审）。研究方向为均一聚合物微球的制备及在生化工程和医学工程中的应用。重点探索均一生物微球的制备及其作为分离介质、药物载体、酶固定化载体、细胞微载体的应用。发展了国际领先的尺寸均一微球的制备技术和装备，制备出了多种微球产品，如多糖介质、聚合物介质、超大孔介质等，部分产品完成规模化生产，并在生物分离领域成功获得了应用和推广。还制备出了尺寸均一的聚乳酸系列微球、多糖微球、智能型微球等，并作为药物载体获得了好的应用结果，成果得到美国辉瑞、GE公司、英国联合利华等知名企业的重视，合作进行了成果转化。主持多项国家项目和企业合作项目，撰写了8本英文学术专著中的8章，编写了6本英文丛书，3本中文专业书，主译学术书1本，在国际期刊发表了100多篇SCI收录的学术论文。