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圖1-光熱/化學(xué)動力學(xué)/化療程序化腫瘤協(xié)同治療策略

針對上述問題，西安交大生命學(xué)院生物醫(yī)學(xué)影像與應(yīng)用研究所的吳道澄教授課題組提出了一種“最佳性價比”的光熱/化學(xué)動力學(xué)/化療程序化腫瘤協(xié)同治療新方法，以最低的功率和劑量最大化地實現(xiàn)了治療效果并大幅減少治療副作用。這種療法按照時間順序?qū)⒐鉄岑煛⒒瘜W(xué)動力學(xué)治療和協(xié)同雙藥化療三種治療方式進(jìn)行了程序化的組合（見圖1）。根據(jù)腫瘤的狀態(tài)或體積對每種治療方式的時間和強(qiáng)度進(jìn)行了優(yōu)化并使其按時間順序分別作用。具體的最優(yōu)協(xié)同治療策略為：首先進(jìn)行10分鐘高強(qiáng)度光熱療以消除較大的腫瘤，接著進(jìn)行持續(xù)數(shù)小時的中等強(qiáng)度化學(xué)動力學(xué)治療以消除中等大小的腫瘤，最后通過低強(qiáng)度但持續(xù)超過48小時的協(xié)同雙藥化療清除較小的殘余腫瘤并抑制復(fù)發(fā)。

圖2-ICPs@PDA:CuO₂NPs的合成與腫瘤治療示意圖。

為了實現(xiàn)該策略，課題組研究人員針對PC-3腫瘤模型設(shè)計了集成高光熱轉(zhuǎn)換效率治療劑配位聚多巴胺（PDA-Fe）、化學(xué)動力學(xué)治療劑CuO₂和協(xié)同化療劑阿霉素-棉酚無限配位聚合物（ICPs）的聯(lián)合治療系統(tǒng)（ICPs@PDA:CuO₂NPs）。該系統(tǒng)內(nèi)部是PDA-Fe和CuO₂混合物、外部是阿霉素-棉酚無限配位聚合物，具有高達(dá)52.4%的光熱轉(zhuǎn)換效率，能夠在腫瘤細(xì)胞內(nèi)特異性地生自由基進(jìn)行化學(xué)動力學(xué)治療并清除谷胱甘肽，所負(fù)載的ICPs能夠在腫瘤細(xì)胞內(nèi)釋放出兩種作用機(jī)理不同的化療藥物（圖2）。該系統(tǒng)使光熱療、化學(xué)動力學(xué)治療和化療在不同時間分別起作用，實現(xiàn)了優(yōu)異的協(xié)同效應(yīng)，用最低的功率和最小的藥物劑量實現(xiàn)了近100％的腫瘤抑制效果，小鼠腫瘤在接受治療后的60天內(nèi)未復(fù)發(fā)。該光熱/化學(xué)動力學(xué)/化療協(xié)同療法具有程序化可設(shè)計的特點，一旦啟動自動執(zhí)行，還可以根據(jù)需要對系統(tǒng)中不同治療劑的比例及治療方案進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，針對不同腫瘤采用不同程序化三模態(tài)的治療策略，實現(xiàn)精準(zhǔn)個性化的治療。

該工作以《阿霉素-棉酚無限配位聚合物聚多巴胺-過氧化銅復(fù)合納米粒子用于“最佳性價比”程序化光熱-化學(xué)動力學(xué)-雙藥協(xié)同化療三模式協(xié)同腫瘤治療》（“Doxorubicin-Fe(III)-Gossypol Infinite Coordination Polymer@PDA:CuO₂Composite Nanoparticles for Cost-Effective Programmed Photothermal-Chemodynamic-Coordinated Dual Drug Chemotherapy Trimodal Synergistic Tumor Therapy”） 為題在著名期刊《美國化學(xué)會·納米》（ACS Nano, IF=17.1）上在線發(fā)表。文章第一作者為西安交通大學(xué)生命學(xué)院博士生朱紅瑞，西安交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)信息工程教育部重點實驗室和生命學(xué)院為該論文的第一和通訊作者單位，吳道澄教授為唯一通訊作者。該研究成果是吳道澄教授課題組在腫瘤聯(lián)合治療領(lǐng)域的又一重要進(jìn)展。

該工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家重大科學(xué)儀器設(shè)備項目和陜西省重點研發(fā)計劃項目的資助。西安交通大學(xué)分析測試中心和生物醫(yī)學(xué)實驗中心為本工作提供了大量研究支持。