“奈米”是長度單位之一，1奈米相當於4倍原子大小，比單個細菌的長度還要小得多。在奈米尺度上，材料會呈現出與宏觀尺度上完全不同的物理學、化學和生物學特性。近年來，奈米科技越來越受到科研界和產業界重視，在癌症診療領域也不例外。近日，東華大學研究團隊就在癌症奈米診療領域取得了又一項最新進展，相關成果在國際頂尖綜述類期刊《材料科學進展》（Progress in Materials Science）上發表。
惡性腫瘤是嚴重威脅人類健康和影響人類壽命的元兇之一。近年來，惡性腫瘤發病率和死亡率節節攀升，給世界公共衛生和社會經濟帶來沉重負擔。在目前的腫瘤綜合治療中，手術治療、化療、放療是腫瘤治療的三大主要手段，然而患者接受各種手段治療之時均存在一定的復發、轉移風險，也可能出現治療相關的併發症，因此尋找新的治療手段成為十分重要的課題。
隨著奈米技術的不斷成熟，其在生物醫藥，尤其是惡性腫瘤診治上的發展和應用受到廣泛關注。“尺寸介於原子水平與宏觀物體水平之間”這一性質，賦予了納米材料比表面積大、反應活性高、強度高、熱阻低、比熱容高、擴散性高、特殊的磁性和光學性質等特殊性質，使奈米粒子在腫瘤診療方面受到廣泛關注。
支狀和線性聚乙烯亞胺的化學結構式
由於具有獨特的空間結構和豐富的氨基，聚乙烯亞胺（polyethylenimine, PEI）在構建用於生物醫學工程的多功能奈米體系方面發揮著重要的作用，其在癌症奈米診療方面的應用潛力尤為明顯。不同的奈米顆粒、聚合物、熒光團、靶向分子以及藥物等可以透過聚乙烯亞胺介導的化學反應整合在單一體系中，從而構建一系列基於聚乙烯亞胺的奈米平臺。在分子影像方面，基於聚乙烯亞胺的奈米材料可作為造影劑，將生物系統中的分子相互作用轉換為各種型別的訊號，實現組織和疾病的單/雙或多模式成像。透過適當的改性，基於聚乙烯亞胺的奈米載體可以被用於藥物、基因和蛋白質的靶向或響應性遞送。利用基於聚乙烯亞胺奈米顆粒的獨特性質，可將外界刺激（如磁場、光和X射線等）轉化為熱量或自由基，用於動物體內的磁熱療、光療和放療，實現理想的抗腫瘤療效。
東華大學化工生物學院史向陽教授、沈明武研究員課題組透過在這一領域的長期研究，在綜述類期刊《材料科學進展》（Progress in Materials Science，影響因子39.58）發表題為基於聚乙烯亞胺介導的多功能奈米體系用於癌症奈米醫學（“Cancer nanomedicine based on polyethylenimine-mediated multifunctional nanosystems”）的綜述文章。東華大學化工生物學院特聘研究員李靜超為該文章第一作者，暨南大學附屬第一人民醫院放射科主任於向榮為共同第一作者。東華大學為唯一通訊單位，史向陽和沈明武為論文通訊作者。
基於聚乙烯亞胺的奈米體系的主要成分和表面改性示意圖
在綜述中，史向陽教授課題組總結了基於聚乙烯亞胺的多功能奈米體系在不同生物醫學應用方面的最新研究進展，特別是癌症奈米醫學：(i)分子成像，(ii)靶向藥物遞送，(iii)癌症磁熱療、光療和放療，(iv)癌細胞捕獲。首先詳細介紹了基於聚乙烯亞胺的奈米造影劑在超聲(US)、計算機斷層掃描(CT)、磁共振(MR)、熒光、光聲(PA)、單光子發射計算機斷層掃描(SPECT)和正電子發射斷層掃描(PET)成像等方面的應用前景。然後討論了基於聚乙烯亞胺的奈米載體的幾種設計方式及其在藥物、基因和蛋白質遞送中的應用。接下來，文章綜述了基於聚乙烯亞胺的奈米治療劑在腫瘤光動力療法(PDT)、光熱療法(PTT)、磁熱療法、放射療法和聯合療法應用的可行性。之後，介紹了基於聚乙烯亞胺的奈米纖維在癌細胞捕獲方面的應用。最後，作者總結了基於聚乙烯亞胺的奈米體系的生物醫學應用，並闡述了該研究領域目前的挑戰和未來前景。該工作得到國家重點研發計劃、上海市科委、國家自然科學基金和中央高校基本科研業務基金的資助。
近年來，史向陽教授課題組在基於聚乙烯亞胺的奈米體系的開發及其在腫瘤診療和癌細胞捕獲等方面取得了豐碩的成果，相關成果發表於Biomaterials、ACS Appl Mater Interfaces、Nanoscale、Biomater. Sci.、Nano Today等國際知名期刊上，為腫瘤診療提供了新的策略和方向。
拓展閱讀：
史向陽，東華大學化學化工與生物工程學院，生物科學與技術研究所教授，博士生導師，校特聘教授。主要研究方向為生物奈米技術、新型奈米材料和奈米複合材料的合成、組裝、表面修飾、效能、及其在生物醫學中的應用、靜電紡奈米纖維在生物醫學檢測、診斷、再生醫學、治療和診療方面的應用。近年來，史向陽教授在奈米醫學與生物技術、奈米科學、材料化學、高分子化學和分析化學等領域內共發表或接受發表了431篇SCI收錄期刊論文，17篇書的章節和326篇會議論文、摘要或報告，並獲授權發明專利116項。
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本文素材來源：東華大學官網、東華大學化學化工與生物工程學院、人民網、中國癌症雜誌
