厦门大学陈洪敏研究员课题组研发出“钆稳定”碳点用于双模态成像指导的光动力治疗

近日，厦门大学分子影像暨转化医学研究中心陈洪敏课题组量化制备“钆稳定”碳点，用于肿瘤双模态成像和成像指导的光动力治疗。

针对钆配合物磁共振造影剂稳定性差和成像效能差的基本科学问题，陈洪敏博士借鉴钆富勒烯主-客结构能够增强钆稳定性和提高磁性能的原理，通过直接煅烧钆喷普铵（Gd-DTPA）和利用介孔二氧化硅孔道作为模板,成功制备出“钆稳定”的内嵌钆碳点：实现了高钆稳定性、有效增强弛豫率（比Gd-DTPA提高了一倍以上），静脉注射能够在肿瘤区域有效富集实现活体肿瘤成像，能够有效肾清除。相关成果发表在Advanced Materials (2014, 26, 6761), Advanced Functional Materials (2016, 26, 3973.封面文章)。

传统的光敏剂多数是疏水小分子，其水分散性差，光稳定性低，肿瘤区域的富集不够。虽然目前大部分研究将光敏剂和成像剂一起负载到纳米载体上，但这些成像剂或光敏剂易脱落，并且很多纳米载体具有潜在的毒性且难以快速清除，此外，纳米载体或成像试剂也会干扰光动力治疗过程，降低ROS产量。针对这一基本问题，课题组在前期工作基础上（Adv. Mater. 2014, 26, 6761; Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 3973; Theranostics 2013, 3, 650），利用溶剂热法量化制备具有红光发射的内嵌钆碳点。与传统的碳点相比，该碳点展现出高结晶度，强烈的红色荧光，高效的钆掺杂率和表面一定的还原特性；与Gd-DTPA相比，由于碳层的包裹，钆碳点表现出极高的纵向弛豫效率（r1=16 mM-1 S-1, 7T）；更重要的是该钆碳点在LED灯辐射下能够有效的产生单线态氧（量子产率达到0.51）。此外，该碳点具有较小的尺寸（约5纳米），可以通过EPR效应积累在肿瘤部位，并且，钆碳点能够通过肾脏代谢掉，因而具有较低的毒性。活体实验证明此钆碳点成为集荧光成像、磁共振成像和光动力治疗于一体的纳米诊疗探针。这一研究工作在深入探索“钆稳定”纳米探针与金属掺杂增强光化学作用的机制以及设计具有高ROS产率和优异稳定性诊疗一体化纳米探针中提供了新的研究思路。

该工作以“Gadolinium-Encapsulated Graphene Carbon Nanotheranostics for Imaging-Guided Photodynamic Therapy”为题，在线发表在国际学术期刊Advanced Materials (2018, 1802748)。该项研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、厦门大学校长基金培育项目和厦门市科技计划等项目的大力支持。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201802748

陈洪敏课题组简介

陈洪敏博士2017年入职厦门大学分子影像暨转化医学研究中心，主要研究方向为分子影像和纳米医学领域，多年来主要围绕“分子探针多模态影像与协同治疗的高效融合”关键科学问题，致力于新型多功能分子影像探针在癌症诊断与治疗的研究，取得了一系列创新性的、并具有较高临床应用前景的重要研究成果：1) 高效融合放射治疗和光动力治疗，构建了无机闪烁体增敏体系，实现了低辐射剂量有效抑制深层原位肿瘤；2) 研究制备了“钆稳定”多功能磁共振成像探针；3) 建立了药物高效封装、缓释示踪和快速药物敏感性测试的方法。包括2篇封面文章，2篇ESI（热点）高被引论文。其中，2013年以来，相关研究成果相继刊发在Adv. Mater.、Nano Lett.、Adv. Funct. Mater.、Mater. Horiz.、Theranostics等期刊上。受邀为Nat. Rev. Mater. (IF=51.941)、Mater. Sci. Eng. R: Rep. (IF=24.4) 撰写综述。成果受邀参编美国NIH癌症研究所的“Cancer Nanotechnology Plan 2015”。现担任Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Sci., Adv. Mater., Small, Nanoscale, Theranostics等国际学术期刊的审稿人。担任学术期刊 Current Medicinal Chemistry （IF 3.469）的 Guest Editor（2017）。

课题组主页：

http://mitm.xmu.edu.cn/?article=8360