廣譜腫瘤靶向治療的高性能石墨烯量子點研究方面取得了重要進展

廣譜腫瘤靶向治療的高性能石墨烯量子點研究方面取得了重要進展


2019年2月1日，先進功能材料發表了上海交通大學物理與天文學學院鐘曉霞教授及其合作者發表的論文《以石墨烯量子點為靶向的癌癥：熒光量子產率、穩定性和細胞選擇性》。本文著重研究了葉酸受體靶向性在腫瘤中的高發光效率（qys 77%），在穩定性（90mw/cm2，6h）和熱穩定性（90c，6h）的石墨烯碳量子點的制備和靶向機制方面取得了重要進展。

特異性腫瘤識別和靶向腫瘤治療作為腫瘤治療領域的一個熱門課題，受到物理學、材料學、生物學、醫學等眾多學科的廣泛關注，葉酸（維生素B9）分子作為蛋白質和核酸合成的重要原料，廣泛參與細胞代謝。由于需要快速增殖，葉酸受體在肺癌、乳腺癌、卵巢癌、白血病、血液腫瘤等實體瘤表面廣泛過度表達，而其在相應正常細胞表面的表達很低，甚至被忽視，因此，根據葉酸受體表達的差異在癌細胞與正常細胞之間，熒光標記物與抗腫瘤藥物與葉酸分子耦合對腫瘤的靶向識別和治療是腫瘤靶向識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%）嚴重阻礙了它的實際應用，同時傳統的有機熒光分子與葉酸、抗癌藥物結合也具有穩定性差、光熱分解容易的特點，半導體量子點（如CdS、CdSe、Cd等Te等）具有良好的光穩定性和較高的熒光量子效率，但其重金屬毒性也嚴重限制了其應用。

圖2。石墨烯葉酸量子點的透射電鏡成像、表達不同葉酸受體的腫瘤細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發了以葉酸為前驅體的石墨烯碳量子點，該量子點具有高水溶性、高發光效率（qys 77%）、良好的光穩定性（90mw/cm2，6h）、熱穩定性（90c，6h）和葉酸受體靶向性，發現石墨烯量子點具有高的水溶性、高發光效率（qys 77%）、高的光穩定性（90mw/cm2，6h）、高的熱穩定性（90c，6h）和高的葉酸受體靶向性。對不同類型的骨髓正常干細胞、乳腺癌和卵巢癌細胞具有良好的靶向選擇性和熒光標記特性，葉酸受體表達水平不同，且無生物細胞毒性，進一步發現新型石墨烯量子點可以靶向和結合腫瘤細胞。盡管仍被葉酸受體介導的內吞機制所介導，但并不是通過蝶呤-葉酸受體結合模式來介導，蝶呤在石墨烯量子點表面的裂解導致了蝶呤與癌細胞表面的葉酸受體的特異性結合和蝶呤的靶向選擇性。在癌細胞中。

本研究為腫瘤的靶點識別和治療提供了一種穩定且生物相容的石墨烯量子點。可廣泛應用于靶向熒光標記、靶向給藥、靶向光動力療法、光熱療法等生物醫學領域。

本研究由鐘曉霞教授牽頭，與上海交通大學附屬第九人民醫院副院長陳先峰教授、何杰教授合作，澳大利亞昆士蘭理工大學科斯蒂亞（Ken）奧斯特里科夫教授提供了重要的理論指導，張清博士是第一位論文的研究工作由國家自然科學基金（11675109）資助。

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