南京大学宋玉君团队开发"超级纳米粒子"传感器用于癌症无创监测

原标题:南京大学宋玉军团队研发“超级纳米粒子”传感器用于癌症无创监测

最近，南京大学现代技术学院宋玉军教授的研究小组开发了一种用于癌症无创监测的“超级纳米颗粒”微流控传感器。发展液体活检技术对肿瘤诊断具有重要意义。然而，由于缺乏预测特异性和有效的生物标志物，液体活检在癌症中的应用受到了限制。设计用于疾病组织中特异性检测的外源性试剂比寻找内源性生物标志物更有前途。以荧光探针为例，这些探针通常是外源性试剂，可以反复设计优化和体外测试，这些试剂的浓度可以很高，以减少生物背景信号的干扰。然而，目前这种检测方法的局限性在于，它需要昂贵且耗时的大型仪器，并且有机分子作为试剂通常需要特定的介质和复杂的合成程序。

图1检测肿瘤尿液的低氧响应PNCAH生物传感器示意图

超小铂纳米簇作为一种优秀的外源试剂，因其优异的模拟酶活性和超小尺寸效应而受到广泛关注。基于此，宋玉军的研究小组基于铂纳米颗粒的缺氧响应性构建了一种纳米传感器，用于肿瘤的尿液微流控监测。该纳米传感器可以响应肿瘤微环境中典型的缺氧特性，解离释放许多超小的PtNCs作为外源性标志物代谢到尿液中，从而监测疾病状态。超小的PtNCs通过缺氧敏感的偶氮苯键组装成大的铂纳米颗粒，实现肿瘤部位的缺氧响应。由于这些释放出来的ptnc的粒径小于肾脏能够清除的临界值(~ ~5.5 nm)，所以可以通过肾脏代谢到尿液中，通过芯片检测尿液中ptnc的浓度，从而读出疾病状态。一方面，这种肿瘤微环境响应纳米传感器克服了内源性生物标志物的不足，可以提高肿瘤检测的灵敏度；另一方面，通过芯片检测疾病状态是一种简单通用的检测手段，成本低廉，可以大大减少检测的繁琐程序和成本。

图2用于检测三阴性乳腺癌的PNCAH纳米传感器

在三阴性乳腺癌和转移性肺癌模型中，纳米传感器中的偶氮基团可被过表达的还原酶破坏，导致超小PtNCs的按需释放和随后的肾脏清除，可用于简单、灵敏和有效地检测三阴性乳腺癌和转移性肺癌小鼠模型。此外，纳米传感器对不同大小肿瘤的区分效果也得到了验证。由于肿瘤大小不同，对缺氧的反应效果不同，导致纳米传感器按需有效释放。并且，在三阴性乳腺癌和转移性肺癌小鼠模型的治疗过程中，验证了纳米传感器能够有效监测治疗过程中的肿瘤状态，对于肿瘤复发的筛查和药理学及随访疗效的个体化评价具有重要意义。

图3 PNCAH纳米传感器用于检测转移性肺癌和监测药物治疗的进展。

总之，本研究报道了一种对缺氧具有特异性响应的铂纳米粒子传感器，它可以响应肿瘤部位释放超小的PtNCs，通过肾脏代谢进入尿液实现对肿瘤状态的简单、灵敏、有效的监测。该方法有效克服了内源性生物标志物的不足，且检测工具廉价易得，具有广阔的临床应用前景。

相关结果发表在《天使》杂志上。Chem，标题为“用于肿瘤的尿微流控监测的缺氧响应性铂超级纳米试剂”，其被并入热论文(Angew.chem.int.ed，2022，E202114239)。南京大学现代工程与应用科学学院的宋玉军教授是这项研究工作的通讯作者，19级硕士研究生许勤是本文的第一作者。本研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目的支持。

来源:南京大学

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https://online library . Wiley . com/doi/ABS/10.1002/anie . 202114239回搜狐看看更多。

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