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近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所奈米材料和奈米結構研究室研究員梁長浩課題組與哈爾濱醫科大學附屬第一醫院教授楊秀華課題組合作，在多功能奈米硫化銅(CuS)的制備及其抗腫瘤性能研究方面取得進展，相關研究結果發表在國際期刊Biomaterials Science(DOI:10.1039/C8BM01412D)上。
可視化治療作為精準醫療的一種輔助手段，近年來在抗腫瘤治療研究中受到廣泛關注。通常的研究思路是分別合成具有成像或治療功能的奈米材料再形成復合體系，其制備工藝相對複雜，不利於廣泛推廣。近年來，集成像與治療為一體的多功能單一奈米材料，因其制備工藝簡單、潛在副作用小等優點，在生物醫藥領域具有良好的應用前景。其中，銅的硫族化合物由於其光熱轉換效率高，是典型的光熱治療試劑。此外，與Gd3+和Fe2+基奈米材料類似，Cu2+具有未配對的3d軌道電子，因此，CuS奈米材料存在剩餘磁矩，具有成為磁共振成像(MRI)造影劑的潛力。
基於此，梁長浩課題組與楊秀華課題組合作，採用液相雷射輻照技術結合離子置換法，獲得了單一組分的硫化銅花狀中空奈米球(CuS HNs)，並首次提出了將CuS HNs應用於磁共振成像引導的熱化療策略。作為傳統的光熱轉換材料，合成的CuS HNs展現出了較高的光熱轉換效率(30%)。體外MRI成像實驗結果表明，在臨床顱腦檢查中最常用的T1WI和T2FLAIR成像序列上，CuS HNs的成像亮度隨樣品濃度的增加而顯著增強。其縱向質量弛豫速率(mr1)為5.1(mg/mL)-1·s-1，是商用T1MRI造影劑(馬根維顯)的1.6倍。小鼠瘤內注射CuS HNs樣品6小時後，腫瘤組織區域MRI成像亮度增加，進一步證實了CuS HNs作為T1MRI陽性造影劑具有良好的應用前景。另外，硫化銅的三維中空花狀結構具有大量的空隙和大的比表面積，可做到對抗癌藥物DOX的負載，其負載量可達2.69%。活體內外研究表明，負載DOX的CuS奈米試劑不僅能做到光熱治療和藥物化療功能，而且能夠結合兩種功能發揮協同治療作用，做到對腫瘤組織的高效抑制，是潛在的MRI成像引導的熱化療診療試劑。
該項工作得到科技部國家重點基礎研究發展計劃（「973」項目）、中科院裝備研制項目、國家自然科學基金的資助。
多功能奈米硫化銅的合成及其應用研究示意圖