通過(guò)對(duì)納米材料的理性設(shè)計(jì)和合成，將目前臨床上診斷和治療兩個(gè)分離的過(guò)程/功能集成于一個(gè)納米載體，即構(gòu)成了診療一體化納米平臺(tái)（theranostic nanoplatforms)。它能夠?qū)崟r(shí)、精確診斷病情并同步進(jìn)行治療，而且在治療過(guò)程中能夠監(jiān)控療效并隨時(shí)調(diào)整給藥方案，有利于達(dá)到最佳治療效果。因此發(fā)展安全有效并且滿(mǎn)足特定需求的診療一體化納米平臺(tái)有望成為個(gè)性化醫(yī)療/精準(zhǔn)醫(yī)療的一種新策略。近年來(lái)，在國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部和中科院等經(jīng)費(fèi)支持下，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所張智軍課題組在腫瘤診療一體化研究方面取得系列進(jìn)展。
氧化鐵磁性納米粒子具有良好的生物相容性，被廣泛用于磁共振成像造影劑、藥物遞送載體以及腫瘤的熱療等，是構(gòu)建診療一體化納米平臺(tái)的理想材料，而VP4是一種輪狀病毒外殼結(jié)構(gòu)蛋白，能增加腸道細(xì)胞膜的通透性，提高細(xì)胞對(duì)物質(zhì)的攝取�；诖丝紤]，該課題組首先在Fe3O4納米粒子表面修飾一層VP4蛋白，然后化學(xué)偶聯(lián)抗癌藥物阿霉素，制備了集磁共振成像/熒光成像和腫瘤藥物遞送為一體的納米診療平臺(tái)（圖1）。研究發(fā)現(xiàn)，與牛血清蛋白和葡聚糖包覆的Fe3O4納米粒子相比，VP4修飾的Fe3O4納米粒子的細(xì)胞攝取量顯著提高，從而表現(xiàn)出更好的T2加權(quán)磁共振成像效果以及抗癌作用 (Biomaterials, 2012, 33, 7895-7902)。在此基礎(chǔ)上，研究人員制備出小粒徑的錳摻雜氧化鐵（MnIO）納米粒子，并在其表面修飾上化學(xué)變性的牛血清白蛋白(dBSA）。研究表明，通過(guò)錳摻雜及控制粒徑策略所獲得的MnIO小粒徑納米粒子表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的T1 磁共振成像性能，同時(shí)又具有優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化性能，可以有效殺傷4T1腫瘤細(xì)胞。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明，MnIO-dBSA復(fù)合物能顯著增強(qiáng)荷瘤小鼠腫瘤部位的T1成像效果，并可通過(guò)光熱效應(yīng)有效消除4T1腫瘤(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 4650-4658)。最近，該課題組與合作者設(shè)計(jì)、構(gòu)建了集磁共振/光聲/表面增強(qiáng)拉曼多模態(tài)成像以及治療功能為一體的γFe2O3@Au核殼型納米花，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤的精準(zhǔn)定位以及影像介導(dǎo)的腫瘤切除手術(shù)。最后，利用這種納米材料優(yōu)異的光熱效應(yīng)，對(duì)腫瘤進(jìn)行了有效光熱治療（Adv. Mater., 2015, 27, 5049-5056）。
與上述磁性納米粒子相比，二維納米材料氧化石墨烯（graphene oxide, GO）具有超高載藥率、易于功能化以及良好的藥物控緩釋等特性，在構(gòu)建診療一體化納米平臺(tái)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。該課題組通過(guò)在GO上修飾二乙三胺五乙酸并絡(luò)合釓離子，利用GO超高比表面積特性來(lái)負(fù)載抗癌藥物阿霉素（圖2），構(gòu)建了具有T1磁共振成像和藥物治療功能的診療一體化納米平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在11.7 T磁場(chǎng)中，該材料r1弛豫率與商品化造影劑馬根維顯相比提高了2.4倍，并且能有效用于細(xì)胞成像。同時(shí)，負(fù)載阿霉素后能有效殺傷肝癌細(xì)胞 HepG2(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2013, 5, 13325-13332)。有機(jī)染料Cypate具有良好的近紅外成像及光熱特性，但其光穩(wěn)定性差，嚴(yán)重限制了其在生物成像和光熱療等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。針對(duì)這一問(wèn)題，該課題組與合作者通過(guò)共價(jià)交聯(lián)的方式制備了GO-Cypate復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)表明，Cypate與GO復(fù)合后可以顯著改善Cypate的水溶解性、光穩(wěn)定性以及細(xì)胞內(nèi)吞效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)荷瘤小鼠腫瘤部位的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定近紅外熒光成像和顯著增強(qiáng)的光熱治療。相關(guān)成果發(fā)表在Adv. Funct. Mater., 2015, 25, 59-67，并被選為Frontispiece文章。
該課題組在納米診療一體化方面的上述系列研究工作受到國(guó)際同行的關(guān)注。最近他們受邀在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Small上在線發(fā)表腫瘤診療學(xué)研究綜述（Small, 2016, DOI: 10.1002/smll.201600635），并在Nanomaterials for tumor targeting theranostics 一書(shū)中撰寫(xiě)腫瘤靶向納米材料的章節(jié)（World Scientific Publishing, Singapore, 2016, ISBN: 978-9814635417）。
圖1 基于VP4蛋白包覆的Fe3O4 磁性納米粒子診療一體化平臺(tái)構(gòu)建示意圖
圖2 基于GO-DTPA-Gd的T1磁共振成像及藥物遞送診療一體化納米平臺(tái)
