近日，我校化学化工与生物工程学院史向阳教授课题组在肿瘤放疗增敏及诊疗一体化研究领域取得重要进展，相关成果以《基于树状大分子的纳米增敏剂用于肿瘤乏氧靶向CT/MR双模态成像及增敏放疗》（Targeted Tumor Hypoxia Dual-Mode CT/MR Imaging and Enhanced Radiation Therapy Using Dendrimer-Based Nanosensitizers）为题，发表于国际著名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。我校系论文第一完成单位，化学化工与生物工程学院博士生范钰、上海市第一人民医院肿瘤中心涂文志博士为共同第一作者，史向阳教授与上海市第一人民医院肿瘤放疗科刘勇教授为共同通讯作者。
目前，放疗被认为是恶性肿瘤治疗中最常用的治疗手段之一。然而，实体瘤中普遍存在的乏氧区域使肿瘤具有放疗抵抗性，大大降低了放疗疗效。乏氧作为肿瘤组织与正常组织明显不同的生物特征，已成为开发各种肿瘤诊断和治疗试剂的关键靶标之一。与此同时，放射增敏是提高临床放疗对恶性肿瘤局部控制率的一种有效途径。国际上围绕肿瘤放疗的增敏问题，特别是安全高效的放疗增敏新材料方面，开展了许多全新的探索，其中纳米材料以其在生物医药领域的独特优势和应用潜力，在新型放疗增敏材料中脱颖而出。针对肿瘤的缺氧环境，设计新型纳米材料实现肿瘤乏氧区域的功能影像并提高放疗效果成为纳米医学在肿瘤放疗领域的研究热点。
针对乏氧肿瘤的放疗，研究团队在前期分子医学影像及放射治疗的研究基础上，通过空间成像造影剂的挑选，构建和优化设计具有放疗增敏性能的纳米材料，从乏氧成像和放疗增敏两个方面为提高临床放疗疗效提供新的思路。在本项研究工作中，研究团队制备了乏氧靶向修饰的树状大分子/金钆杂化纳米材料，并将其应用于乏氧肿瘤模型的CT/MR双模态成像和放疗增敏研究（下图）。主要设计思路如下：利用第5代聚酰胺-胺型树状大分子作为基底材料，修饰钆离子螯合剂，并用于包裹金纳米颗粒，进一步通过聚乙二醇修饰乏氧靶向试剂硝基咪唑，最后与钆离子螯合并做乙酰化处理提高其生物相容性。本研究设计的乏氧靶向金钆杂化纳米材料展现出良好的X射线衰减效果和r1弛豫效能，在肿瘤乏氧细胞中具有增强的吞噬能力，可用于乏氧肿瘤的CT/MR双模态成像。与此同时，在X射线照射下，树状大分子/金钆杂化纳米材料可以增强癌细胞内活性氧的产生，进而加剧癌细胞DNA损伤，同时阻止DNA修复，在体外、体内乏氧细胞/肿瘤模型中均体现出良好的放疗增敏效果。
（乏氧靶向的树状大分子-金钆杂化纳米颗粒用于肿瘤CT/MR双模态成像及放疗增敏研究）
本项目利用树状大分子所具备的单分散性、表面可修饰性和良好的生物相容性，制备出优良的多功能分子影像造影剂，结合精准放疗应用于癌症的诊断和治疗，为开发新型功能材料，提高放疗效果，研究诊疗一体化新材料开辟了新的思路和方向。该工作得到了国家自然科学基金A3前瞻计划国际合作项目、上海市科委优秀学术带头人计划项目和中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.201909285