医学影像学院张辉教授课题组在多功能纳米微波增敏剂的制备及肿瘤精准治疗研究方面取得重要进展

微波消融（microwave ablation，MWA）是指肿瘤组织吸收微波电磁能进而转化为热能，最终诱导肿瘤细胞发生凝固性坏死的一种局部治疗方法，已被广泛应用于良恶性实体肿瘤的治疗。但是，肿瘤MWA仍然面临热分布不均匀、缺乏组织特异性以及局部复发率高等缺点。随着纳米科学的快速发展，多功能纳米微波增敏剂为增强MWA疗效、降低正常组织的热损伤及减少肿瘤复发和转移提供了新的机遇。最近，我校医学影像学院张辉教授课题组联合中科院高能物理研究所谷战军研究员课题组在多功能纳米微波增敏剂的制备及其在肿瘤精准治疗研究方面取得重要进展。

该课题组针对现有纳米微波增敏剂存在“离子毒性、静脉给药靶向性低”的缺点，设计合成具有多重花瓣状结构的硒化铋纳米材料，该纳米花利用机体自身所含的水分子实现了良好的微波加热效果，无需负载外源性离子液体，因此有效避免了高浓度离子相关的毒副作用。并且，该研究通过超声引导套管针植入的方法成功构建了兔VX2原位肝肿瘤模型，进而结合临床可用的经动脉灌注介入技术，将硒化铋纳米花靶向递送至原位肝肿瘤区域，由此同步实现较低功率下原位肝癌的微波增敏和正常组织的微波防护功能（图1）。此外，含有高Z元素的硒化铋纳米花还具有X射线/CT成像性能，可用于实时监测纳米材料的体内分布以及评估消融术后疗效。总之，该工作制备了一种新的非离子负载型微波增敏剂并且创新性地将微创介入技术与多功能纳米材料深度融合，为打破高危部位肿瘤MWA的局限性以及改善纳米材料可能的全身毒副作用提供新的解决

思路。

图1 基于硒化铋纳米花的原位肝癌微波消融示意图。

在上述研究的基础上，为了进一步降低单一MWA所致的肿瘤高复发率，该课题组通过环保水热法合成了具有混合价态的六方相Na_xWO₃纳米晶体。一方面，由于独特的孔道结构和离子插层属性，所制备的Na_xWO₃纳米晶体在体内外微波辐照下表现出良好的热增敏性能，因而可以直接诱导肿瘤组织发生热损伤。另一方面，由于钨元素具有灵活的氧化还原价态，Na_xWO₃纳米晶体不仅可以将内源性H₂O₂分解为高毒性羟基自由基（•OH），而且可以消耗细胞内还原性物质谷胱甘肽（GSH）。高水平的•OH和低浓度的GSH进而通过活性氧诱导的线粒体功能障碍选择性地抑制肿瘤细胞的生长。此外，微波热效应还可以通过提高Na_xWO₃纳米晶体介导的类芬顿反应速率进一步增强•OH的生成，最终在4T1三阴性小鼠乳腺癌移植瘤模型中实现了外源性MWA和内源性肿瘤微环境响应性化学动力学疗法的联合治疗（图2）。这项工作为开发高效微波增敏剂开辟了一条新途径，也为提高基于纳米材料的化

学动力学治疗效果提供了一种新策略。

图2 基于Na_xWO₃纳米晶体的微波消融和化学动力学联合抗肿瘤治疗的示意图。

总之，上述工作聚焦于肿瘤微波消融面临的困境，充分利用纳米材料改善肿瘤治疗问题的潜力，先后设计制备了硒化铋纳米花和六方相Na_xWO₃纳米晶体作为新型纳米微波增敏剂，并逐步实现了从单一精准微波消融到内外源性联合抑制局部原发病灶的抗肿瘤疗效。该工作不仅为打破高危部位肝肿瘤微波消融的局限性以及改善纳米材料可能的全身毒副作用提供新的解决思路，还深化了具有独特形貌的纳米材料的微波增敏效应研究，为进一步增强微波消融的疗效提供了坚实的理论依据和实验基础。

原文链接：

https://authors.elsevier.com/c/1dtiJ6DSyB6RoR

https://authors.elsevier.com/c/1f5jO4x7R2cZ3U