隨著技術(shù)的進(jìn)步以及人們生活水平的提高，人類的平均壽命在不斷提升。然而不可避免的，DNA等遺傳物質(zhì)在復(fù)制和過程中不斷累積的錯(cuò)誤導(dǎo)致了的發(fā)生。惡性仍是現(xiàn)階段危害人類生存及健康的重要因素，且缺乏行之的手段。其中，手術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用較廣的針對(duì)實(shí)體的辦法，除了較高的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)造成臨近臟器的功能損害。非手術(shù)，如放療或化療，風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。但輻射引起的炎癥等副作用使許多患者無法忍受。

近期，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所稀土國重室王帆副研究員與同濟(jì)大學(xué)附屬肺科醫(yī)院楊洋教授合作共同研發(fā)了可直接局部注射的DNA-無機(jī)雜化光熱水凝膠材料，為的光熱提供了新的思路。

上轉(zhuǎn)換納米顆粒的另一種用途

與以往將稀土摻雜熒光上轉(zhuǎn)換納米顆粒作為熒光探針用于檢測不同，本實(shí)驗(yàn)合成的稀土-金雜化納米材料（UCNP-AuNPs）中，上轉(zhuǎn)換納米顆粒作為可接收近紅外光的能量中轉(zhuǎn)站來使用，通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移，將能量傳遞給表面的各向同性超小金納米粒子，后者通過表面等離子體共振將能量以熱能的形式釋放出去。

圖1.可注射用DNA-無機(jī)雜化光熱水凝膠（DNA-UCNP-Au）的合成示意圖。

UCNP-Au NPs的紫外吸收峰正好匹配UCNP經(jīng)808nm激光照射后在可見光區(qū)的發(fā)射峰，二者之間通過非輻射的方式實(shí)現(xiàn)能量傳遞，從而的將光能轉(zhuǎn)換為熱能。

長鏈DNA的新用途

隨后研究者將帶有正電荷的UCNP-AuNPs與經(jīng)過退火處理帶有負(fù)電荷的鮭魚精DNA（smDNA）通過物理纏繞、氫鍵和靜電力作用進(jìn)行復(fù)合，從而得到了可注射稀土-DNA雜化水凝膠（DNA-UCNP-Au hydrogel）。復(fù)合后的DNA-UCNP-Au水凝膠相比單純UCNP-AuNPs具有良好的生物相容性，通過增加單位體積光熱納米粒子的濃度，提升了光熱轉(zhuǎn)換效率（42.67% vs 32.44%）。

圖2. A：DNA-UCNP-Au水凝膠與UCNP-Au NPs的光熱轉(zhuǎn)換對(duì)比； B：DNA-UCNP-Au水凝膠與UCNP-Au NPs分別注入小鼠體內(nèi)后的熒光對(duì)比圖片； C：DNA-UCNP-Au水凝膠與UCNP-Au NPs分別注入小鼠體內(nèi)后經(jīng)808nm激光照射后的局部升溫效果。

同時(shí)，由于其可注射性，該水凝膠可通過瘤旁注射的方式地加載于周圍，從而將與正常組織隔絕，利用光照產(chǎn)生的高溫及活性氧的殺滅細(xì)胞，相較于UCNP-Au NPs組復(fù)發(fā)率明顯降低。且可通過調(diào)控DNA分子和稀土基納米材料的比例，實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間周期內(nèi)光熱水凝膠的降解。根據(jù)需要延長或縮短周期，避免多次給藥造成耐藥性的產(chǎn)生。

圖3. A：DNA-UCNP-Au水凝膠與UCNP-Au NPs經(jīng)瘤旁注射后的光熱抗效果對(duì)比； B：觀察期末解剖圖； C：相對(duì)大小變化； D：部位H&E染色； E：光熱水凝膠機(jī)理圖。

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