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圖1-光熱/化學動力學/化療程序化腫瘤協(xié)同治療策略

針對上述問題，西安交大生命學院生物醫(yī)學影像與應(yīng)用研究所的吳道澄教授課題組提出了一種“最佳性價比”的光熱/化學動力學/化療程序化腫瘤協(xié)同治療新方法，以最低的功率和劑量最大化地實現(xiàn)了治療效果并大幅減少治療副作用。這種療法按照時間順序?qū)⒐鉄岑?、化學動力學治療和協(xié)同雙藥化療三種治療方式進行了程序化的組合（見圖1）。根據(jù)腫瘤的狀態(tài)或體積對每種治療方式的時間和強度進行了優(yōu)化并使其按時間順序分別作用。具體的最優(yōu)協(xié)同治療策略為：首先進行10分鐘高強度光熱療以消除較大的腫瘤，接著進行持續(xù)數(shù)小時的中等強度化學動力學治療以消除中等大小的腫瘤，最后通過低強度但持續(xù)超過48小時的協(xié)同雙藥化療清除較小的殘余腫瘤并抑制復(fù)發(fā)。

圖2-ICPs@PDA:CuO₂NPs的合成與腫瘤治療示意圖。

為了實現(xiàn)該策略，課題組研究人員針對PC-3腫瘤模型設(shè)計了集成高光熱轉(zhuǎn)換效率治療劑配位聚多巴胺（PDA-Fe）、化學動力學治療劑CuO₂和協(xié)同化療劑阿霉素-棉酚無限配位聚合物（ICPs）的聯(lián)合治療系統(tǒng)（ICPs@PDA:CuO₂NPs）。該系統(tǒng)內(nèi)部是PDA-Fe和CuO₂混合物、外部是阿霉素-棉酚無限配位聚合物，具有高達52.4%的光熱轉(zhuǎn)換效率，能夠在腫瘤細胞內(nèi)特異性地生自由基進行化學動力學治療并清除谷胱甘肽，所負載的ICPs能夠在腫瘤細胞內(nèi)釋放出兩種作用機理不同的化療藥物（圖2）。該系統(tǒng)使光熱療、化學動力學治療和化療在不同時間分別起作用，實現(xiàn)了優(yōu)異的協(xié)同效應(yīng)，用最低的功率和最小的藥物劑量實現(xiàn)了近100％的腫瘤抑制效果，小鼠腫瘤在接受治療后的60天內(nèi)未復(fù)發(fā)。該光熱/化學動力學/化療協(xié)同療法具有程序化可設(shè)計的特點，一旦啟動自動執(zhí)行，還可以根據(jù)需要對系統(tǒng)中不同治療劑的比例及治療方案進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，針對不同腫瘤采用不同程序化三模態(tài)的治療策略，實現(xiàn)精準個性化的治療。

該工作以《阿霉素-棉酚無限配位聚合物聚多巴胺-過氧化銅復(fù)合納米粒子用于“最佳性價比”程序化光熱-化學動力學-雙藥協(xié)同化療三模式協(xié)同腫瘤治療》（“Doxorubicin-Fe(III)-Gossypol Infinite Coordination Polymer@PDA:CuO₂Composite Nanoparticles for Cost-Effective Programmed Photothermal-Chemodynamic-Coordinated Dual Drug Chemotherapy Trimodal Synergistic Tumor Therapy”） 為題在著名期刊《美國化學會·納米》（ACS Nano, IF=17.1）上在線發(fā)表。文章第一作者為西安交通大學生命學院博士生朱紅瑞，西安交通大學生物醫(yī)學信息工程教育部重點實驗室和生命學院為該論文的第一和通訊作者單位，吳道澄教授為唯一通訊作者。該研究成果是吳道澄教授課題組在腫瘤聯(lián)合治療領(lǐng)域的又一重要進展。

該工作得到了國家自然科學基金、國家重大科學儀器設(shè)備項目和陜西省重點研發(fā)計劃項目的資助。西安交通大學分析測試中心和生物醫(yī)學實驗中心為本工作提供了大量研究支持。