近日➾，化學化工與生物工程學院史向陽教授課題組在原位腦膠質瘤MR成像和化學動力學治療領域取得重要進展🐎，相關成果以《模塊化設計多功能核殼結構樹狀大分子銅絡合物用於原位腦膠質瘤MR成像引導的化學動力學治療》（Modular Design of Multifunctional Core-Shell Tecto Dendrimers Complexed with Copper(II) for MR Imaging-Guided Chemodynamic Therapy of Orthotopic Glioma）為題👰🏽💂，發表於國際著名意昂4《今日納米》（Nano Today）上🐻。我校系論文第一完成單位🫱🏿，化學化工與生物工程學院博士生宋聰為論文第一作者，化學化工與生物工程學院沈明武研究員和史向陽教授為共同通訊作者。

膠質瘤（Glioma）是世界範圍內嚴重危害人類的最常見的惡性顱內腫瘤之一🧔🏼，嚴重威脅人類生命健康✝️。由於血腦屏障（Blood brain barrier, BBB）的存在，大多數具有潛在成像或治療作用的大分子物質或藥物常被阻止進入腦部組織🫵🏻𓀊，這大大減少了藥物或其它物質在腦膠質瘤處的聚集，從而限製了腦膠質瘤的診斷和治療🧝‍♂️。因此，開發具有突破血腦屏障🍽、靶向腦膠質瘤作用的診療體系成為實現原位腦膠質瘤精準診斷和高效治療的關鍵📚。

作為在中樞神經系統中廣泛表達的μ-阿片受體的配體皮啡肽（DER）可以通過受體結合到達腦實質；同時🧑🏽‍🚀，精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽（RGD）可以靶向具有過量整合素表達的膠質瘤細胞。此外👰🏼，自順鉑及其衍生物的發現以來↪️，尋找和開發包括金屬-樹狀大分子在內的新的金屬配合物也引起了納米醫學研究者的廣泛重視❌。史向陽教授團隊前期的研究表明，螯合銅離子的樹狀大分子納米平臺體系👉🏻，一方面可實現放療增敏的腫瘤和轉移瘤的化療和磁共振（MR）成像診斷（Nano Lett. 2019, 19, 1216-1226）🚣；另一方面也可以實現超聲增強的化療和MR成像（Nano Today 2020, 33, 100899）🕊🦸🏼‍♀️。基於此，史向陽教授研究團隊通過樹狀大分子核-殼結構的模塊化設計，將具有穿過BBB和靶向腦膠質瘤細胞的配體分子及具有診療活性的銅離子配合物整合到同一納米平臺上👨‍🍳，進而實現了原位腦膠質瘤的MR成像和化學動力學治療（CDT）🥅。

團隊采用模塊化設計構建了一種基於超分子自組裝形成的多功能乙酰基核殼結構樹狀大分子（M-CSTD.NHAc）納米平臺🤵，並與Cu(II)絡合用於原位神經膠質瘤的MR成像和CDT（圖1）⚠️。首先，修飾了金剛烷（Ad）的第三代聚酰胺-胺（G3.NH2 PAMAM）樹狀大分子作為獨立模塊分別被吡啶（Pyr）🙆🏼、皮啡肽（DER）和RGD肽共價修飾合成三種功能化的G3殼組分👩🏿‍🦳。基於β-環糊精（β-CD）和Ad之間的超分子主客體作用將β-CD修飾的G5.NH2和三種功能化的G3殼組分進行自組裝形成多功能核殼結構樹狀大分子（M-CSTDs）,將獲得的M-CSTDs乙酰化並與Cu(II)絡合形成終產物M-CSTD.NHAc/Cu(II)。

研究表明，構建的M-CSTD.NHAc納米平臺具有良好的抗蛋白吸附性能和生物相容性💇🏿‍♂️，可以絡合120摩爾當量的Cu(II)形成絡合物。體外BBB模型實驗結果顯示，M-CSTD.NHAc/Cu(II)絡合物可以跨越血腦屏障，靶向膠質瘤細胞，並能消耗癌細胞內的谷胱甘肽✨，發生類芬頓反應♛，將細胞中的過氧化氫（H2O2）轉化為有毒的羥基自由基，導致有毒性的活性氧（ROS）水平的增加和細胞的脂質過氧化（LPO）🟣，從而對癌細胞具有殺傷作用並導致細胞凋亡和細胞S期阻滯🦸🏿‍♂️🧑🏻‍🔬。體內實驗結果顯示，具有較好弛豫性能的M-CSTD.NHAc/Cu(II)（r1=0.7331 mM−1 s−1）經尾靜脈註射後🈶，不僅可以實現小鼠原位腦膠質瘤的MR成像⏱😩，而且可顯著抑製原位腦膠質瘤的生長，大大提高了荷瘤小鼠的生存率。

圖1.用於原位腦膠質瘤MR成像和化學動力學治療的M-CSTD.NHAc/Cu(II)絡合物的模塊化設計合成圖（A）及其作用機製示意圖（B）🧔🏼‍♀️。

相關工作得到了國家重點研發計劃政府間國際合作重點專項項目、國家自然科學基金委面上項目、上海市科委國際合作項目和優秀學術帶頭人項目及中央高校研究生創新基金等項目的資助。