深医科研成果

医学部黄鹏教授团队在《Advanced Materials》发表研究论文

文章来源: 作者: 发布时间:2022年03月22日 点击数: 字体:

近日,深圳大学医学部生物医学工程学院黄鹏特聘教授团队在国际顶级学术期刊《Advanced Materials》(影响因子30.849,中科院一区,TOP期刊)上发表了题为《Enzyme-Engineered Conjugated Polymer Nanoplatform for Activatable Companion Diagnostics and Multi-Stage Augmented Synergistic Therapy》的研究论文。这篇文章的所有工作均在深圳大学完成,该团队吴佳英子副研究员为第一作者,黄鹏教授为通讯作者,深圳大学为唯一单位和唯一通讯单位,该团队所在的生物医学工程学科属于广东省优势重点学科。

传统的伴随诊断(Companion diagnostic,CDx),是一种体外诊断技术,能够提供有关患者针对特定治疗药物的治疗反应的信息,有助于确定能够从某一治疗产品中获益的患者群体,从而改善疾病治疗的预后并降低开支。现有的CDx大都是通过体外检测方法,检测病人活检样本中的生物标志物,无法实现在体实时评估疾病的进展以及治疗过程中的疗效实时监测。基于此,黄鹏教授团队开发了一种活体CDx技术,可以实现可激活光声成像指导的CDx,为在体疾病监测和疗效评估提供了新的解决方案。

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 该团队设计和合成了葡萄糖氧化酶(GOx)工程化的共轭聚合物(聚苯胺)纳米平台(PANITG),用于可激活光声成像指导的CDx和多阶段增强光热/饥饿协同治疗(图1)。在该设计中,pH响应性的聚苯胺纳米颗粒通过过氧化氢可裂解的硫缩酮偶联剂(TK)与GOx偶联,形成PANITG。其中,聚苯胺作为pH可激活的光热转换器和光声发射器,GOx作为肿瘤饥饿诱导剂以及过氧化氢和酸产生剂,过氧化氢响应的TK作为GOx活性的“开关”。PANITG在生理pH值(pH7.2-7.4)下几乎无近红外吸收,但在酸性条件下吸收发生红移。因此,它可以弱酸性肿瘤微环境中,选择性地“打开”近红外光声和光热通道,从而区分病变和健康组织。同时,GOx会与肿瘤内上调的葡萄糖发生反应,产生大量的葡萄糖酸和过氧化氢,促使TK键的断裂,从而释放GOx。释放的GOx表现出更高催化活性,从而产生更多的过氧化氢,加速了裂解过程。此外,由于局部酸度增强,PANITG产生的光声成像和光热治疗效果得到了响应的放大,而放大的光热效应会进一步促进催化反应。此多阶段自增强的光热/饥饿疗法和光声成像在体外和体内实验中都得到了验证。由于PANITG的光声成像亮度反映了与pH变化和GOx催化相关的体内治疗过程,因此该方法可实现基于可激活光声成像的CDx。该研究开发了一种活体CDx技术,为在体疾病实时监测和疗效评估提供了全新的思路和解决方案。

本研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市科创委等项目的支持。

 

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