熒光碳點捕捉腦腫瘤細胞

　　前不久，中科院長春光學精密機械與物理研究所研究員孫再成的研究小組、中科院長春應用化學研究所研究員謝志剛和景遐斌的課題組，與四川大學高會樂副教授課題組合作，通過熒光活體成像系統，觀察了碳點在荷瘤小鼠內的生物分布，為腦腫瘤的早期診斷和進一步構建智能化納米藥物奠定了堅實的基礎。

利用檸檬酸和胺合成不同發光的碳點。

　　腦腫瘤診療的瓶頸

　　腦腫瘤是常見的神經系統疾病之一。臨床發現，腦腫瘤病人出現明顯的癥狀表現大多已到了中晚期。近年來，隨著醫學的發展，腦腫瘤的治療方法也越來越多，其中化療是治療腦腫瘤方法之一。

　　“然而，腦腫瘤化療藥物區分正常細胞與惡性細胞的能力不強，對正常細胞也有毒害，會引起明顯不良反應，隨著化療藥物劑量的加大，不良反應也隨之增加。”孫再成告訴《中國科學報》記者。

　　因此，腦腫瘤的化療療效根據具體藥物、具體化療方法、是否合并應用輔助用藥等而定。目前，針對腦腫瘤原則上是通過化療獲得最大療效，并且盡可能把化療藥物的不良反應降至最低點。

　　腦腫瘤診療是一項復雜的系統工程，醫學界倡導精準醫學、優化治療、轉化醫學，做好早診早治工作。這里的精準醫學包含三個集成，分別是基因蛋白與代謝組學的集成、臨床和影象信息的集成、大數據信息的集成與分析。

　　如今，腫瘤的診療已到瓶頸階段，從未知到已知再到新的未知。謝志剛和景遐斌課題組多年來從事抗癌藥物的研究，他們在一次動物試驗中發現，將藥物注射入動物體內后無法進行跟蹤和監測藥物的代謝情況。

　　孫再成團隊主要從事納米材料制備，謝志剛和景遐斌遇到的難題剛好是他們的研究方向，于是合作一拍即成。

　　合成多色熒光碳點

　　“我們給出的方法是將無機熒光納米粒子和藥物包覆在一起，利用熒光成像來示蹤藥物代謝。”孫再成說。

　　孫再成研究小組合成的碳點具有優異的發光特性、良好的生物相容性、低毒性、強親水性和表面易功能化等特性，這恰恰是景遐斌課題組尋找的材料。于是孫再成團隊帶上材料來到長春應化所，配合謝志剛和景遐斌課題組，開展生物成像和腫瘤治療試驗。

　　據孫再成介紹，以碳點為熒光制劑結合其他官能團，可以賦予更多的功能，使其在生物應用領域具有廣泛的潛在應用價值。

　　團隊通過簡單的調控反應溶劑，合成了N摻雜的熒光碳點，可以在紫外、藍光和綠光激發下產生接近于單色的藍、綠和黃光，使其在長波長的激發光下發出肉眼可見的熒光，有助于生物成像和進一步的應用。

　　孫再成補充道：“為了進一步將碳點的發光像長波長方向移動，我們采用了自下而上的方法合成了硫、氮共摻的熒光碳點，獲得了可以發出藍、綠、紅三色的熒光碳點。”

　　開發智能納米藥物

　　孫再成團隊研發的碳點具有卓越的多色發光特性，有助于實現體外的細胞成像和活體內更深層組織的熒光成像。此外，他們在碳點的合成過程中引入氨基酸分子，這賦予該類碳點在不需要額外引入靶向分子的情況下，即可實現對腦腫瘤細胞的高度選擇性。

　　2014年，兩支團隊通過合作將具有診斷成像功能的碳點和具有治療功能的藥物分子——奧沙利鉑有機結合在一起，進一步實現了藥物的可控釋放性，降低對正常組織和細胞的毒性。

　　同時，他們還與高會樂課題組開展合作，從小鼠的活體成像數據來看，通過尾靜脈注射的碳點能在5分鐘內快速地穿過血腦屏障，并選擇性地富集在腦膠質瘤內，而在正常腦組織內的分布卻非常少，充分證實了該碳點對腦膠質瘤的靶向成像功能。

　　“長春應化所開展生物試驗，我們負責合成材料，四川大學觀察腦腫瘤成像。”孫再成表示，“我們三家單位目前在科研階段合作很順利，下一步需要開展的是集成工作。”

　　目前，團隊在構建具有靶向、成像和治療等多重功能的智能化納米藥物方面開展合作。“抗腫瘤藥物的市場前景巨大，但我們的力量又相對有限，因此希望能有一家藥物公司能夠參與到研究工作中，來集成我們現有的工作，并將其發展成為一類具有靶向、成像、治療為一體的個性化診療藥物。”孫再成說。