厦门大学楚成超/刘刚 Angew. Chem. Int. Edit.发表放疗增效新成果

近日，医学院眼科研究所楚成超副教授和公共卫生学院刘刚教授合作在化学领域国际顶级期刊Angew Chem Int Edit在线刊发了题为“Ru-based Metal-Organic Nanoradiosensitizers Enhance Radiotherapy by Combining ROS Generation and CO Gas Release”的研究成果。

放疗是治疗实体瘤最有效的局部深层治疗方式之一，主要通过直接高能电离辐射和间接的辐射水解产生的活性氧（ROS）破坏细胞DNA。但是，由于缺乏精确靶向性和放射敏感性，其临床应用受到一定限制；此外，ROS寿命短和作用半径小，使治疗效果也大打折扣。因此，改善放疗靶向性和放射敏感性，是临床放疗领域的关键难题和研究热点。

本课题研发了一种基于钌的金属-有机纳米结构放疗增敏剂（ZrRuMn-MONs@mem），通过在X射线诱导的动力学疗法（XDT）中最大化ROS的产生和一氧化碳（CO）治疗气体的释放来优化放疗。此外，随着CO的释放，MRI成像性能也得到显著增强，实现诊疗一体化效果的提高（图1）。

在本研究中，钌金属有机纳米结构在放疗增敏方面显示出独特的优势。首先，高Z元素的存在，大大提升了对X射线的吸收，从而提高ROS的产生能力；其次，特殊的金属有机纳米结构能够通过有机配体实现能量和电子传递，从而提高放射动力学疗法的效率；此外，限域的空间结构在限制和传导中发挥重要作用，增加了激发态的电子与基态电子碰撞机会，并减少电子的损失。

研究团队将该放疗增敏剂类比为一个火球，能够实现ROS和CO在癌症诊疗方面的协同增强：当被X射线“击中”时，“火球”被点燃而激活，伴随着ROS的产生；当遇到体内水分子时，燃烧的火球逐渐被扑灭，不完全燃烧导致CO释放；当火球被水分子围攻后可导致T1加权的MRI成像性能增强，加上该金属纳米结构固有的CT对比剂性能，实现了成像指导下的精准放疗（图2）。

当静脉注射给药后，靶向细胞包被的金属-有机纳米放疗增敏剂可以很好的富集在肿瘤部位；在给予适量辐照后，肿瘤部位的MRI成像也大大增强（图3）。

总之，多功能放疗增敏剂ZrRuMn-MON@mem通过增加对辐射剂量的直接吸收（初级辐射）和促进光子和电子的沉积（次级辐射），实现ROS和CO的联合治疗。个性化的靶向细胞膜表面修饰改善了生物相容性和生物利用度，具有良好的转化应用前景。

楚成超副教授和刘刚教授为本文共同通讯作者。楚成超副教授是福建省高层次人才，厦门大学南强青年拔尖B类人才，博士生导师。他的课题组致力于超分子组装药剂的研发及应用研究，以第一作者/通讯作者在Adv Mater、Angew Chem Int Edit、Adv Funct Mater、Adv Sci、Theranostics等高水平学术期刊发表论文40余篇。目前主持国家自然科学基金面上项目和青年项目、福建省自然科学基金面上项目、校南强计划支持项目等多个科研项目。

楚成超副教授课题组因工作需要，热忱欢迎优秀博士后加盟，同时欢迎优秀学子报考课题组博士研究生、硕士研究生。联系方式：chuchengchao@xmu.edu.cn

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202211674

通讯作者

刘刚教授，国家杰出青年基金和国家优秀青年基金获得者，教育部新世纪优秀人才，福建省科技创新领军人才，中国生物医学工程学会理事,中国生物材料学会理事, 中华医学会放射学分会分子影像学组副组长。多年来围绕高灵敏度、高特异性多功能分子影像探针的可控设计、构建及医学应用评价等方面开展研究工作，发展了一系列新型高灵敏的磁学、光学、光声分子影像探针，提高细胞、分子成像示踪监测的精确性；设计合成了新颖的诊疗一体化多功能纳米材料，探索无创靶向药物/基因治疗及实时影像监测；优化等离子光热/光动力协同治疗方法并增强治疗效果，为实现个体化医疗模式提供条件。

楚成超，厦门大学医学院副教授，多年来致力于药物超分子组装的设计、制备及性能评价等工作，尤其在血管新生相关疾病模型上的应用研究方面具备了丰富的理论及实践基础，并且系统探索验证新生血管靶向治疗新策略。通过研究生物安全性较高的金属离子和临床用药物之间的配位组装机制，进而可控实现药物高效超分子组装。提出并科学阐述了一种新型的超分子药物组装理论方法。基于此的研究方向有：眼部共组装制剂、眼药水的研发；眼部新生血管相关疾病诊疗一体化的研究；眼部经血管介入治疗。

来源：厦门大学医学院

转自：“研究生科研必备”微信公众号

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