醫學影像學院張輝教授課題組在多功能納米微波增敏劑的制備及腫瘤精準治療研究方面取得重要進展
微波消融（microwave ablation，MWA）是指腫瘤組織吸收微波電磁能進而轉化為熱能，最終誘導腫瘤細胞發生凝固性壞死的一種局部治療方法，已被廣泛應用于良惡性實體腫瘤的治療。但是，腫瘤MWA仍然面臨熱分布不均勻、缺乏組織特異性以及局部復發率高等缺點。隨著納米科學的快速發展，多功能納米微波增敏劑為增強MWA療效、降低正常組織的熱損傷及減少腫瘤復發和轉移提供了新的機遇。最近，我校醫學影像學院張輝教授課題組聯合中科院高能物理研究所谷戰軍研究員課題組在多功能納米微波增敏劑的制備及其在腫瘤精準治療研究方面取得重要進展。
該課題組針對現有納米微波增敏劑存在“離子毒性、靜脈給藥靶向性低”的缺點，設計合成具有多重花瓣狀結構的硒化鉍納米材料，該納米花利用機體自身所含的水分子實現了良好的微波加熱效果，無需負載外源性離子液體，因此有效避免了高濃度離子相關的毒副作用。并且，該研究通過超聲引導套管針植入的方法成功構建了兔VX2原位肝腫瘤模型，進而結合臨床可用的經動脈灌注介入技術，將硒化鉍納米花靶向遞送至原位肝腫瘤區域，由此同步實現較低功率下原位肝癌的微波增敏和正常組織的微波防護功能（圖1）。此外，含有高Z元素的硒化鉍納米花還具有X射線/CT成像性能，可用于實時監測納米材料的體內分布以及評估消融術后療效。總之，該工作制備了一種新的非離子負載型微波增敏劑并且創新性地將微創介入技術與多功能納米材料深度融合，為打破高危部位腫瘤MWA的局限性以及改善納米材料可能的全身毒副作用提供新的解決
思路。
圖1 基于硒化鉍納米花的原位肝癌微波消融示意圖。
在上述研究的基礎上，為了進一步降低單一MWA所致的腫瘤高復發率，該課題組通過環保水熱法合成了具有混合價態的六方相NaxWO3納米晶體。一方面，由于獨特的孔道結構和離子插層屬性，所制備的NaxWO3納米晶體在體內外微波輻照下表現出良好的熱增敏性能，因而可以直接誘導腫瘤組織發生熱損傷。另一方面，由于鎢元素具有靈活的氧化還原價態，NaxWO3納米晶體不僅可以將內源性H2O2分解為高毒性羥基自由基（?OH），而且可以消耗細胞內還原性物質谷胱甘肽（GSH）。高水平的?OH和低濃度的GSH進而通過活性氧誘導的線粒體功能障礙選擇性地抑制腫瘤細胞的生長。此外，微波熱效應還可以通過提高NaxWO3納米晶體介導的類芬頓反應速率進一步增強?OH的生成，最終在4T1三陰性小鼠乳腺癌移植瘤模型中實現了外源性MWA和內源性腫瘤微環境響應性化學動力學療法的聯合治療（圖2）。這項工作為開發高效微波增敏劑開辟了一條新途徑，也為提高基于納米材料的化
學動力學治療效果提供了一種新策略。
圖2 基于NaxWO3納米晶體的微波消融和化學動力學聯合抗腫瘤治療的示意圖。
總之，上述工作聚焦于腫瘤微波消融面臨的困境，充分利用納米材料改善腫瘤治療問題的潛力，先后設計制備了硒化鉍納米花和六方相NaxWO3納米晶體作為新型納米微波增敏劑，并逐步實現了從單一精準微波消融到內外源性聯合抑制局部原發病灶的抗腫瘤療效。該工作不僅為打破高危部位肝腫瘤微波消融的局限性以及改善納米材料可能的全身毒副作用提供新的解決思路，還深化了具有獨特形貌的納米材料的微波增敏效應研究，為進一步增強微波消融的療效提供了堅實的理論依據和實驗基礎。
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