10月，我院医学超声科主任张波教授团队在Advanced Materials（IF=29.4）上在线发表题为“Liquid Nanoparticles for Nanocatalytic Cancer Therapy”的原创性研究论文。
该研究设计并制备了一种具有光声成像性能并可负载离子型药物的液体纳米粒子，以过硫酸钠作为新型自由基供体，将其用有机/无级硅源锁定在纳米级别，采用单宁酸和亚铁离子框架对上述液体纳米粒子进行表面工程改造，成功开发了一种谷胱甘肽和PH双响应的离子型药物纳米系统，在光声导航下输送到肿瘤区域后进行离子型药物的可控释放，打破肿瘤区域氧化还原平衡，诱导肿瘤区域的活性氧自由基风暴，最终有效实现肿瘤细胞的铁死亡和细胞焦亡。
目前，肿瘤已经是严重威胁人民健康的重大疾病，早期诊断和治疗对患者预后尤为关键。光声成像作为一种新型无创性成像技术，结合了光学成像的高对比度特性和超声成像的高穿透深度特性的优点，可以提供高对比度和高分辨率的组织影像，展示肿瘤区域的功能和分子信息，在肿瘤的早期诊断和治疗监测等方面具有巨大潜力。
化疗是治疗肿瘤的一线方法，然而肿瘤抗细胞凋亡导致的化疗抵抗仍是患者治疗失败和死亡的重要原因，因此诱导非凋亡调节性细胞死亡是一种新的癌症治疗策略。细胞焦亡和铁死亡作为新型的细胞程序性死亡方式在诱导细胞死亡方式上虽有差异，但在肿瘤治疗领域均有较好的应用潜力。兼具光声成像和促细胞焦亡和铁死亡功能的肿瘤诊疗一体化，可能是一种极具前景的诊疗策略。
纳米科学技术的出现和快速发展推动了医学诊疗技术的进步，为癌症的早期诊断与有效治疗一体化带来了新的希望，并催化了与离子有关的癌症-治疗模式的出现，然而，目前缺乏理想的纳米载体，无法在细胞内有效地输送离子药物。为了从根本上解决这一关键问题，同济大学附属东方医院张波教授团队联合上海大学陈雨教授课题组构建具有谷胱甘肽响应性的有机硅网络，通过一般自下而上的策略将液滴锁定在纳米级别，实现“离子药物”的系统递送。
在这项工作中，硫酸根生成供体（Na2S2O8）作为一种典型的“离子药物”，包埋在谷胱甘肽响应性的液体纳米颗粒中，有效地输送到肿瘤区域。同时，使用PH响应性单宁酸-Fe2+框架进一步进行表面工程后，赋予液体纳米颗粒具有良好的光声成像性能，可通过光声成像对其进行体内实时成像追踪，在到达肿瘤部位后实现了肿瘤微环境pH/GSH-双响应离子释放（Fe2+/Na+/S2O82−），其中Fe2+进一步触发S2O82–产生有毒的•SO4−和•OH，有效地实现肿瘤细胞铁死亡（Fe2+，ROS）和细胞焦亡（Na+，ROS）。通过MB比色法和ESR检测评价体外ROS生成，CCK8细胞毒性评价、ELISA、激光共聚焦、流式细胞术等方法验证并发现了释放的Fe2+激活S2O82-产生有毒的ROS（·SO4−和·OH自由基），诱导脂质过氧化，触发线粒体功能障碍，下调GPX4的表达水平，促进肿瘤细胞铁死亡。Na+和ROS会使细胞内渗透压激增，从而引起肿瘤细胞发生焦亡。同时体内外均证明该液体纳米粒子具有良好的光声成像性能，有望成为早期诊断、监测肿瘤治疗效果的有效手段。这种具有肿瘤响应性/特异性的多功能纳米一体化诊疗平台-液体纳米粒子对后续离子介导的纳米医学和疾病诊疗具有很高的指导意义。（医学超声科）
