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科技播報

上海硅酸鹽所在黑色素瘤治療與創傷修復用智能生物支架材料方面取得重要進展

發布時間:2018-03-28 來源 上海硅酸鹽所

黑色素瘤是一種高度惡性的黑色素細胞腫瘤,多發生于皮膚。目前,外科手術切除病變是治療該病的主要方法之一,然而,手術切除不僅會造成大塊皮膚缺損,而且很難完全清除腫瘤細胞。因此,需要研制新型智能生物活性材料,在高效修復創面的同時能清除殘余腫瘤細胞。 

近日,中國科學院上海硅酸鹽研究所吳成鐵研究員與常江研究員帶領的研究團隊制備出載藥硅酸銅空心微球與靜電紡纖維智能復合支架,該支架既能加速皮膚創傷愈合,又能光熱結合化療治療黑色素瘤。該團隊與華東師范大學易正芳教授團隊合作,在動物體內證實了該支架具有黑色素瘤治療與修復創面的雙重效果,取得了重要進展。該研究成果被美國化學會(ACS)出版集團的國際知名學術期刊ACS NanoDOI: 10.1021/acsnano.7b08928)在線發表(論文第一作者為上海硅酸鹽所在讀博士生余青青,指導導師為吳成鐵研究員),并申請專利一項。 

該團隊首先以SiO2微球為犧牲模板,采用水熱法合成出硅酸銅空心微球。制備出的硅酸銅空心微球具有內部空心和外部納米針狀結構,該微觀結構的存在使其具有高比表面積,能有效裝載化療藥物。同時,硅酸銅空心微球表現出優異的光熱性能,是一種優良的光熱轉換劑。并利用靜電紡絲技術,制備出載藥的硅酸銅微球與高分子復合支架。該復合支架能緩慢持續釋放治療性CuSi離子。Cu離子能穩定低氧誘導因子-1αHIF-1α),促進血管內皮細胞因子(VEGF)的表達,從而加速新生血管的形成。且Cu離子與Si離子結合能協同促進血管新生。此外,Si離子能促進皮膚成纖維細胞的增殖,通過激活EMTEndMT信號通路來加速傷口部位的膠原沉積,刺激細胞外基質重組和組織重建,從而加速傷口部位的再上皮化。體內慢性創面修復實驗證實,該支架具有促進傷口部位血管形成和再上皮化的作用,進而顯著促進創面的愈合。 

在近紅外光照射下,該支架迅速升溫,且最終溫度隨著摻入的硅酸銅微球的含量和激光功率的增加而增加,溫度的升高進一步刺激藥物分子的釋放,因此,通過該支架體現了光熱調控藥物傳輸效率的智能特性。在體內腫瘤治療實驗中,在治療早期利用近紅外光照射該支架,使腫瘤處局部過熱,在光熱和化療藥物的協同作用下,腫瘤生長受到持續抑制,且治療效果優于單一的光熱和化療治療模式。在治療后期停止激光照射,腫瘤不僅沒有復發,原有的創口還逐漸愈合,而對照組的傷口卻隨著腫瘤體積的增長而逐漸擴大。因此,該支架在光熱與化療協同治療黑色素瘤的同時,能顯著促進創面的修復,在腫瘤治療和慢性創面修復領域具有廣闊的應用前景。 

  相關研究得到了國家重點研發計劃、中組部青年千人計劃和中國科學院前沿科學研究計劃等基金的資助。 

  文章鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b08928  

復合支架的制備和應用。(a)以SiO2微球為犧牲模板,采用水熱法合成出硅酸銅空心微球,并將化療藥物裝載其中;(b)利用靜電紡絲技術,將載藥硅酸銅空心微球紡入聚合物纖維中,制備出復合支架;(c)復合支架用于黑色素瘤治療與創傷修復。 

 

復合支架的表征。(a,b)硅酸銅空心微球的透射電鏡照片;復合支架的掃描電鏡照片:硅酸銅空心微球含量為(c,g0%;(d,h10%;(e,i30%;(f,j)載藥硅酸銅空心微球含量為30%;(k)復合支架在近紅外光照射下的熱成像照片(硅酸銅空心微球含量A0%;B10%;C20%,D30%;E:載藥硅酸銅空心微球含量30%);(l)復合支架在近紅外光照射下升溫到37、4350℃時的藥物釋放曲線。

體內慢性創面修復效果。(a)第0,5,9,1115天的慢性皮膚創口照片;(b15天內創口愈合速度;(c)免疫熒光及馬森三色組織切片染色照片;(d-h)分別為CD31、血管內皮細胞生長因子、再上皮化、型膠原和型膠原蛋白的數量統計結果。

(上海硅酸鹽所)

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