第一作者：丁彬彬
通訊作者：馬平安、林君
通訊單位：中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所
研究亮點(diǎn)：
1. 超大介孔結(jié)構(gòu)顯著提高了光敏劑和抗原的擔(dān)載效率。
2. 實(shí)現(xiàn)了硅基佐劑和近紅外光響應(yīng)的光動(dòng)力治療協(xié)同增強(qiáng)的免疫治療。
研究背景
免疫治療是通過(guò)激活機(jī)體本身的免疫系統(tǒng)，提高其本征能力對(duì)抗腫瘤的一種治療模式，近年來(lái)臨床上的巨大成功使免疫治療受到了極大關(guān)注和重視。免疫佐劑作為一種非特異性免疫增生劑，具有抗原傳遞和免疫增強(qiáng)的作用。因此，設(shè)計(jì)新型的多功能的免疫佐劑應(yīng)用于癌癥的免疫治療具有重要意義。
然而現(xiàn)有的免疫佐劑依然存在低的細(xì)胞攝取率，較差的細(xì)胞相容性、過(guò)大的粒子尺寸、單一的功能和較差的治療效率等問(wèn)題。
成果簡(jiǎn)介
有鑒于此，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所林君課題組制備了超大介孔二氧化硅包覆的上轉(zhuǎn)換納米粒子作為多功能的免疫佐劑，該佐劑顯著提高了光敏劑和抗原的擔(dān)載量。細(xì)胞和活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示該佐劑表現(xiàn)出良好的光動(dòng)力和免疫協(xié)同治療的效果。
圖1 UCMSs-MC540-TF納米疫苗的構(gòu)建及腫瘤的光動(dòng)力免疫協(xié)同治療的示意圖
材料制備、表征及療效評(píng)估
研究人員通過(guò)在溶膠-凝膠反應(yīng)中引入均三甲苯作為擴(kuò)孔劑，成功合成了尺寸小于100 nm且均一的超大介孔二氧化硅包覆的NaYF4:Yb3+,Er3+上轉(zhuǎn)換納米粒子。與傳統(tǒng)的介孔二氧化硅相比，這種超大介孔的結(jié)構(gòu)極大提高了光敏劑MC540、卵清白蛋白OVA和腫瘤細(xì)胞碎片TF的負(fù)載效率，分別達(dá)到12.28 wt%，37.0 wt%和39.7 wt%。
作者進(jìn)一步研究擔(dān)載了光敏劑和抗原后的納米佐劑在Balb/c小鼠體內(nèi)的免疫應(yīng)答反應(yīng)，結(jié)果表明，光動(dòng)力免疫協(xié)同治療組表現(xiàn)出最強(qiáng)的Th1和Th2免疫應(yīng)答反應(yīng)，及最高的CD4+, CD8+、效應(yīng)記憶T細(xì)胞表達(dá)。這是因?yàn)樵?80 nm近紅外光照射下，佐劑內(nèi)部的上轉(zhuǎn)換納米粒子將近紅外光轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光，可見(jiàn)光激發(fā)光敏劑產(chǎn)生ROS殺死癌細(xì)胞。同時(shí)產(chǎn)生的細(xì)胞碎片同樣作為抗原引起小鼠的免疫應(yīng)答反應(yīng)。
另一方面，和純的抗原相比，硅基佐劑擔(dān)載的抗原更容易進(jìn)入細(xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)了光動(dòng)力和硅基佐劑協(xié)同增強(qiáng)的免疫反應(yīng)。進(jìn)一步的體內(nèi)抑瘤結(jié)果表明，和單一的光動(dòng)力治療和免疫治療組相比，光動(dòng)力免疫協(xié)同治療能顯著抑制腫瘤生長(zhǎng),延長(zhǎng)小鼠存活周期。
圖2 超大介孔二氧化硅包覆的NaYF4:Yb3+,Er3+上轉(zhuǎn)換納米粒子的合成示意圖及表征
圖3 材料的基本表征，體外ROS檢測(cè)及藥物釋放
圖4 細(xì)胞內(nèi)ROS檢測(cè)及MTT分析
圖5 免疫因子的測(cè)定
圖6 CD4+和CD8+T細(xì)胞的測(cè)定
圖7 體內(nèi)抗腫瘤治療
小結(jié)
作者成功制備了一種多功能的免疫佐劑大孔介孔硅包覆的上轉(zhuǎn)換納米粒子，并應(yīng)用于腫瘤的光動(dòng)力免疫協(xié)同治療。這種多功能的硅基佐劑的構(gòu)建對(duì)開(kāi)發(fā)先進(jìn)納米疫苗傳遞體系具有極大的啟示意義。
參考文獻(xiàn)：
DingB, Shao S, Yu C, et al. Large-Pore Mesoporous Silica Coated UpconversionNanoparticles as Multifunctional Immunoadjuvants with Ultrahigh Photosensitizerand Antigen Loading Efficiency for Improved Cancer Photodynamic-Immunotherapy[J].Advanced Materials, 2018.
DOI:10.1002/adma.201802479
https://doi.org/10.1002/adma.201802479
作者簡(jiǎn)介：
馬平安副研究員
馬平安，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所副研究員。2005年畢業(yè)于東北師范大學(xué)生物技術(shù)專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，2010年畢業(yè)于東北師范大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)專業(yè)，獲博士學(xué)位。同年加入長(zhǎng)春應(yīng)化所稀土資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室林君研究員課題組任助理研究員，2013年1月至今任副研究員，2016年7月起，任稀土資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)秘書(shū)。
主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上/青年基金、吉林省自然科學(xué)基金、吉林省優(yōu)秀青年人才基金等項(xiàng)目。主要研究方向?yàn)橄⊥良{米發(fā)光材料及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。近年來(lái)，以第一作者/通訊作者在J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., NanoLett., Adv. Funct. Mater., Biomaterials, Mater. Today等雜志發(fā)表論文25篇，累計(jì)他引2600余次，單篇最高引用280余次；3篇入選ESI高被引論文。獲得吉林省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)/二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)和自然科學(xué)學(xué)術(shù)成果一等獎(jiǎng)2項(xiàng)。2017年入選中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)。
林君研究員
林君，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所研究員，博士生導(dǎo)師，國(guó)家杰出青年基金獲得者，英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士，科技部重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，中國(guó)稀土學(xué)會(huì)理事，中國(guó)稀土學(xué)會(huì)發(fā)光專業(yè)委員會(huì)主任，Scientific Reports、中國(guó)稀土學(xué)報(bào)（中英文版）和發(fā)光學(xué)報(bào)編委。2002年獲得國(guó)家杰出青年科學(xué)基金；2004年獲得國(guó)務(wù)院政府特殊津貼；2007年入選“新世紀(jì)百千萬(wàn)人才工程國(guó)家級(jí)人選”；2017年入選”萬(wàn)人計(jì)劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”。
自2000年以來(lái)一直從事納-微米結(jié)構(gòu)發(fā)光材料的控制合成、形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能調(diào)控及其在顯示照明及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。在各種稀土發(fā)光材料的形貌控制技術(shù)、發(fā)光薄膜及其圖案化技術(shù)、特色FED發(fā)光材料、多功能稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在生物成像和藥物控制傳遞與釋放等方面做出了具有原始創(chuàng)新和國(guó)際影響的研究工作。
曾經(jīng)/正在承擔(dān)科技部973項(xiàng)目子課題、國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目以及若干面上項(xiàng)目和國(guó)際合作項(xiàng)目。 2009年和2014年分別獲吉林省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和吉林省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。2014-2017連續(xù)四次入選“湯森路透全球材料領(lǐng)域高被引科學(xué)家”名錄。至今已在國(guó)內(nèi)外核心期刊如Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Mater. Today、 J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Nano Lett.、 Chem. Mater.等上面發(fā)表學(xué)術(shù)論文600余篇，截止目前這些論文共被他人引用35000余次(H指數(shù)99)；獲授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利8項(xiàng)。
