腦腫瘤有了“終結者”

AIE納米仿生機器人示意圖 深圳先進院供圖

　　眾所周知，腦膠質瘤被認為是最惡性的腫瘤之一，人體內的血腦屏障是保護中樞神經系統的生物屏障，然而卻成為阻礙腦膠質瘤診斷和治療的一個主要因素。

　　近日，中科院深圳先進技術研究院（以下簡稱深圳先進院）醫藥所納米醫療技術研究中心研究員蔡林濤、副研究員張鵬飛、研究員龔萍、博士鄧冠軍等與香港科技大學唐本忠院士及湘潭大學教授陳華杰合作，成功研發出一種基于聚集發光元件的AIE納米仿生機器人系統，用于血腦屏障穿越及腦膠質瘤靶向診療，相關成果發表于納米醫學頂級期刊ACS NANO，并已申請1項中國發明專利。

　　“終結者”凸顯良好生物屏障滲透和腫瘤靶向能力

　　美國電影《終結者》中的類人仿生機器人T-800，是一種通過在機器人金屬骨架上覆蓋一層人體皮膚組織而變成具有正常人功能的仿生機器人。借鑒終結者仿生機器人的設計理念，研究團隊開發了仿自然殺傷細胞AIE納米機器人。

　　何為AIE？很多傳統有機發光材料只能在低濃度的溶液中才能發光，一旦溶液濃度提高或者呈固態時，分子聚集就會使得發光減弱甚至完全消失。這種現象被稱為“聚集導致發光淬滅”（ACQ），是有機發光材料設計和應用的一大難題。一類有機分子單分子狀態下熒光微弱甚至觀察不到熒光,而在聚集狀態下熒光顯著增強，這種現象被稱為Aggregation-Induced Emission（AIE），意即“聚集誘導發光”現象。AIE研究在新材料的創制、機理的探索以及應用的拓展等方面都有著巨大潛力。正如加拿大卡爾加里大學化學系教授貝琳達·海涅所說：“今天，我們討論聚集不能不提聚集誘導發光。自從唐本忠團隊的原始工作發表以來，毫不夸張地說，這個研究領域經歷了爆炸式發展。”從博士期間起，張鵬飛就跟隨唐本忠院士就AIE現象進行了多方研究和探索。

　　作為機體重要的免疫細胞，自然殺傷細胞(NK細胞)能夠不依賴抗體和補體，直接殺傷靶細胞，如腫瘤細胞或受病毒感染的細胞等。研究團隊研發的納米機器人系統，以AIE聚合物材料為內骨骼，以自然殺傷細胞膜為外部皮膚，保留了AIE材料在聚集態的優越的近紅外二區發光性能，同時賦予了AIE材料自然殺傷細胞免疫調節與識別的功能。

　　更重要的是，在小鼠實驗中，該納米機器人可以通過調控血腦屏障表皮細胞間的緊密連接，引發血腦屏障細胞骨架重排，導致細胞間隙增大而形成細胞間“綠色通道”，幫助自己穿越血腦屏障對腦部進行滲透。在跨越血腦屏障進入腦部區域后，這些納米機器人可以利用NK細胞膜表面蛋白與腫瘤細胞膜表面受體的特異性識別富集到腦膠質瘤細胞內，表明具有良好的腫瘤靶向性。

　　腦腫瘤診療有了新工具

　　光熱治療法是一種治療腫瘤的新方法，利用具有較高光熱轉換效率的材料，將其注射入人體內部，利用靶向性識別技術聚集在腫瘤組織附近，在外部光源的照射下將光能轉化為熱能來殺死腫瘤細胞。

　　“AIE納米仿生機器人也可以作是為腦膠質瘤治療的光熱劑，其光熱轉換效率為45.3%。”張鵬飛表示。

　　團隊通過原位腦膠質瘤模型，進一步評估了AIE納米仿生機器人在體內腦膠質瘤靶向光熱治療的效果。將AIE納米仿生機器人注射入小鼠體內后24小時，在激光照射下，其腦膠質瘤處的溫度有所提高，且沒有出現明顯的器官損傷，表明仿自然殺傷細胞納米機器人通過光熱治療，能有效地抑制腦膠質瘤的生長。為腦腫瘤及其他腦部疾病的診療提供了新的工具。

　　團隊表示，目前AIE仿生納米機器人的開發尚處于初級階段，還有大量工作需要進一步優化，比如在介觀水平對納米機器人的進行可控操作，如何利用納米機器人的集群效應實現深層次生物屏障突破和系統協調診療，如何實現納米機器人的可控大規模制備以及分子元件的可控