低氧气含量、高过氧化氢浓度等肿瘤特有微环境被公认为是肿瘤生长的温床，对肿瘤的增殖、分化和迁移起着至关重要的作用。虽然一系列针对不同肿瘤微环境的刺激响应性纳米材料已经被开发出来，并与放化疗制剂相结合，在一定程度上实现了微环境触发的精准治疗。然而，如何在利用相应微环境的同时对其进行操纵，将促瘤微环境逆转为抑瘤微环境从而彻底破坏肿瘤赖以生存的“土壤”，进而实现高效协同治疗依然是个难题。
近日，西安交通大学化工学院陈鑫教授团队与空军军医大学金岩教授/刘世宇副教授团队以偶联血红蛋白(Hb)和亚铁离子(Fe2+)的聚多巴胺(PDA)为核，葡萄糖氧化酶(GOD)为壳，叶酸(FA)修饰的聚乙二醇(PEG)为冠，开发了一种肿瘤微环境纳米调节器。基于FA（肿瘤靶向剂）、Hb（供氧剂）、Fe2+（生成羟基自由基的催化剂）、GOD（消耗葡萄糖的催化剂）和PDA（光热剂）的协同作用，纳米调节器通过肿瘤靶向聚集、持续供氧、消耗葡萄糖、产生H2O2和HO·、以及光热转换等序列过程，对肿瘤组织内乏氧程度、葡萄糖含量、自由基浓度、局部温度等微环境进行有效操纵，实现了高效的肿瘤协同治疗。此外，引入的PEG链可有效防止血清蛋白干扰和免疫清除，而PDA作为抗氧化剂，既能不断地将被氧化的Fe3+还原为Fe2+为化学动力学治疗持续提供充足的催化剂又可以保护Hb免受治疗过程中自氧化所引起的供氧能力丧失。
图1、纳米调节器结构及功能示意图
相关成果以“On-demand Manipulation of Tumorigenic Microenvironments by Nano-Modulator for Synergistic TumorTherapy”发表在Biomaterials（IF=10.317）上(Biomaterials, 2021, 275, 120956)。该研究工作由西安交通大学化工学院陈鑫教授团队和空军军医大学金岩教授/刘世宇副教授团队合作完成，西安交通大学化工学院博士研究生袁萍耘、空军军医大学博士研究生窦庚为该文章共同第一作者，西安交通大学陈鑫教授与空军军医大学刘世宇副教授为共同通讯作者。同时得到了空军军医大学金岩教授、西安交通大学第一附属医院初大可教授，以及国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、西安交通大学“青年拔尖人才支持计划”等项目的大力支持。
陈鑫，西安交通大学化工学院教授，中组部青年拔尖人才，陕西省高级人才，陕西省优秀留学归国人员，英国皇家化学会2020新锐科学家，西安交通大学A类青年拔尖人才，中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会委员，中华口腔医学会口腔生物医学专业委员会委员，纳米肿瘤学专委会青年委员。先后主持国家自然科学基金、省部级自然科学基金等十余项。主要从事智能医用材料的研究，在Nature Biomedical Engineering, Science Translational Medicine, Science Advances, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Biomaterials等国际知名学术期刊上发表科研论文60余篇，受邀撰写学术专著3章，申请/授权国家发明专利13项。目前担任学术期刊Pharmaceutics、Nano Biomedicine and Engineering编委，Chinese Chemical Letters青年编委。
刘世宇，空军军医大学第三附属医院副教授，入选教育部高级人才计划、中国科协“青年人才托举工程”。研究结果在Cell Metabolism、Nature Biomedical Engineering、Science Translational Medicine、Science Advances、Autophagy、Journal of Extracellular Vesicles等杂志发表。获得陕西省青年科技新星、全军优秀博士论文、陕西省科学技术一等奖、第二届中国组织工程与再生医学优秀青年研究奖、中华口腔医学会口腔生物医学优秀青年研究奖一等奖等奖项。担任中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会第四届委员会常务委员、中华口腔医学会第三届口腔生物医学专业委员会委员、颅颌面再生与修复教育部工程研究中心副主任、Bio-design and Manufacturing杂志副主编等职务。
