在移植了乳腺癌肿瘤的小鼠患病部位
植入“液体机器人”
在808nm近红外激光照射下
肿瘤抑制率高达98.28%
且治疗后未出现明显的炎症和损伤
哈尔滨工程大学
材料科学与化学工程学院
杨飘萍教授、冯莉莉副教授
与新加坡南洋理工大学赵彦利教授
合作研发了一种“声子液体”型
光热电转换纳米药物
首次实现了
光热电抗肿瘤治疗剂的设计合成
机理突破和疗效评估
近日，上述相关成果以“高铜离子迁移率的线粒体靶向Cu3VS4纳米结构用于光热电治疗”为题发表在Science子刊《科学进展》（Science Advances）上。论文第一作者为哈工程材化学院董禹杉博士，共同第一作者为哈工程材化学院董书明博士，冯莉莉副教授、杨飘萍教授、新加坡南洋理工大学赵彦利教授为共同通讯作者。
这一疗法在癌症患者的患病部位植入了一个带有液体和晶体属性的“液体机器人”。它既可以自由传导声子和电子，又拥有机器人的智能，能响应外界温差变化，调整自己的内置电场，让光热电疗法在肿瘤部位发挥最大的治疗效率。
“温控纳米机器人”
实现室温下超低热导率
肿瘤光热电疗法，在治疗温度的选择上，50℃以上的高温治疗容易引起肿瘤周边正常组织损伤，而42℃—46℃的低温光热治疗则会使有机体细胞合成热休克蛋白来抵制对肿瘤细胞的杀伤。如何在较低温度下，特别是低于42℃进行光热电治疗对于癌症光学治疗未来的临床转化具有重要价值。
此次杨飘萍教授团队联合赵彦利教授，从材料结构设计入手，制备了具有高铜离子迁移性的光热电纳米颗粒。“高铜离子迁移性可使材料像液体一样传导声子，像晶体一样传导电子，从而带来超低热导率、高电导率和高热电系数。”杨飘萍介绍，此项研究首次利用该材料进行肿瘤光热电协同治疗。
这种光热电纳米颗粒通过尾静脉注射有效富集在肿瘤病灶部位后，如同在病灶区布置了“温控纳米机器人”。在808nm近红外激光和外部冷源交替刺激下，这些“纳米机器人”能够响应温差变化，形成一个强大的内置电场，催化产生有毒的超氧阴离子杀死肿瘤细胞。
具有高铜离子迁移性的光热电纳米颗粒的合成步骤和协同癌症光热电治疗机制示意图
研究结果显示，在进行光热电治疗时，这种光热电纳米颗粒能够有效累积在线粒体内并耗尽提供营养的蛋白，抑制热休克蛋白，为实现精确高效的肿瘤治疗提供了转化前景，并拓展了新的研发路径。
2023年，杨飘萍教授团队面向人民生命健康，深耕基础科研，在肿瘤诊疗体系构建、疗效评价及分子机制等方面开展系统研究，取得系列创新成果，在顶级期刊实现持续突破。