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【科学讲座】李乐乐:纳米材料克服肿瘤生理屏障

2017年12月28日晚七点,来自国家纳米科学中心的李乐乐研究员在玉泉路校区阶一4教室为同学们带来讲座,重点介绍纳米材料在生物体的肿瘤治疗方面的作用。

纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础构建的体系,目前,纳米材料的合成、制备、应用过程正得到广泛的研究。在传统应用之外,应用于生物体系的纳米材料具有极大潜力:对于微米量级的细胞,纳米生物科技可以更精确地衡量其特性,并利用相互作用完成预期反应。在其中,纳米药物即是一大重要应用——使用纳米尺度的载体装载小分子药物,例如用于肿瘤诊断和治疗。

肿瘤导致的EPR效应(高渗透、长滞留效应)使纳米药物可以在血管中运送至肿瘤细胞处、经血管孔洞而出血管后作用于肿瘤细胞。结合被动靶向和主动靶向的作用,将抗体结合至纳米材料表面,从而实现更精准的治疗肿瘤细胞。

第一个纳米药物Doxil使用脂质体包裹药物分子,具有免疫原性小、药物缓释、降低副作用等优点。然而,尽管纳米药物的相关研究在20年前就已经开展,但具有主动靶向的纳米药物发展缓慢,鲜有能应用于临床的药物。

纳米药物设计需要克服多重困难:增加在血液中的循环时间,提高在肿瘤部位的聚集程度,提高穿透致密肿瘤组织的能力,增加进入肿瘤细胞并释放药物、发挥作用的能力。如在细胞水平,为了便于纳米药物进入细胞,就需要有合适的大小、材料、电性;为了使纳米药物在细胞中完成内涵体逃逸,还需要考虑表面分子、pH值等因素,通过质子缓冲方式、穿膜肽(如蜂毒肽等)、机械破坏内涵体等方式;为了确认纳米药物到达正确作用位点,利用有靶向作用的小分子,进入指定细胞器等。

而在应用活体的纳米药物设计方面,需要克服更多生理屏障。要让纳米药物顺利靶向肿瘤,改变纳米药物在血管中的受力、为药物包裹细胞膜等诸多改进已经应用。通过活体自组装等方法,还可以实现活体肿瘤摄取率的提高。此外,针对肿瘤组织中的畸形血管,目前已经有利用纳米药物以堵塞血管、断绝肿瘤营养供应,以及归一化血管、便于药物作用等多种策略,通过改变肿瘤血管来治疗疾病。

讲座结束后,李乐乐研究员也与现场同学进行了简短交流。纳米药物的前景应用广泛,其巧妙复杂的设计还有很大提升空间,值得进一步的思考与探索。

(文/雷雨晴 图/孙小丁 来源 国科大记者团)

 

李老师为同学们带来精彩讲座

主讲人简介:

李乐乐,研究员,博士生导师。2010年于北京大学获得博士学位,导师为严纯华院士。2010-2012年在美国伊利诺伊大学香槟分校(UIUC)进行博士后研究,合作导师为Yi LU教授;2012-2016年麻省理工学院(MIT)和哈佛医学院(HMS)进行博士后研究,合作导师为Robert Langer院士和Daniel S. Kohane 教授。2016年入选中组部“青年千人计划”,同年7月加入国家纳米科学中心。目前已在PNAS, JACS和Angew Chem Int Ed ,等国际学术期刊上发表学术论文30余篇。

延伸阅读:

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