【Adv Funct Mater |上海药物所构建光酶双响应性仿生递药纳米粒整合化疗-光热疗法抗三阴性乳腺癌】
三阴性乳腺癌由于缺乏相关受体难以采用激素和HER2抗体治疗，临床上，基于紫杉烷类药物的化疗是其一线治疗方案。除肿瘤靶向性差导致其响应率较低、毒副作用大之外，紫杉烷类药物会诱发癌细胞转移。骨化三醇能够调节多条肿瘤相关信号通路，与化疗药物联用可对抗其引起的转移，但是有效剂量的普通骨化三醇注射给药后易导致严重的高钙血症等毒副作用。因此，化疗药与骨化三醇的联用亟需新的递药策略，提高靶部位药物浓度，降低毒副作用。基于红细胞膜的仿生纳米递药系统能延长药物血液循环时间，被动增加瘤内药物分布，但膜内药物释放不足、肿瘤渗透性差等问题限制了其疗效。
针对上述问题，中国科学院上海药物研究所李亚平研究员、尹琦研究员团队，与南京医科大学徐华娥教授团队合作，设计了一种光-酶双响应性仿生纳米粒（HDC-DM），用于共递送紫杉烷类药物多西他赛和骨化三醇。该研究成果于2022年12月1日在线发表于Advanced Functional Materials。
多西他赛和骨化三醇分别与硫酸乙酰肝素偶联，合成前药，制备混合胶束；制备纳米尺寸的红细胞膜并采用光敏剂DiR修饰，修饰后的红细胞膜覆盖在混合胶束表面，制成HDC-DM。由于红细胞膜的保护，HDC-DM能够避免体内单核巨噬系统的识别和清除，在体内血液循环中保持稳定。通过增强的渗透与滞留效应蓄积到肿瘤部位后，经近红外激光（808 nm）照射，DiR产生光热效应，破坏了红细胞膜，使胶束释放，在肿瘤高表达的乙酰肝素酶的作用下，硫酸乙酰肝素降解，多西他赛和骨化三醇释放。光热疗法增强了肿瘤渗透性，使药物能进入肿瘤深部的细胞中。化疗药物除直接杀伤癌细胞外，还诱导了免疫原性细胞死亡，激发了机体肿瘤免疫应答。
研究表明，在4T1乳腺癌小鼠模型中，与游离给药组相比，HDC-DM使瘤内多西他赛和骨化三醇的浓度分别提高了1.7和2.5倍。荷瘤小鼠注射HDC-DM并配合近红外激光照射肿瘤后，抑瘤率达77%。另外，骨化三醇使瘤内BCL-2、基质金属蛋白酶-9水平下调，E-钙粘蛋白水平上调，肺内CCL-2水平下调，抑制了82%的肺部转移灶形成。引流淋巴结中成熟树突状细胞比例和瘤内CD8+ T细胞比例均显著增加，干扰素-γ分泌增加。纳米粒组小鼠未出现体重下降、高钙血症和白细胞抑制等副作用，延长了小鼠生存期。该研究为多种疗法联用治疗三阴性乳腺癌以及药物的体内递送提供了新的思路。
原文链接：https://t.cn/A6KiRBXh
三阴性乳腺癌由于缺乏相关受体难以采用激素和HER2抗体治疗，临床上，基于紫杉烷类药物的化疗是其一线治疗方案。除肿瘤靶向性差导致其响应率较低、毒副作用大之外，紫杉烷类药物会诱发癌细胞转移。骨化三醇能够调节多条肿瘤相关信号通路，与化疗药物联用可对抗其引起的转移，但是有效剂量的普通骨化三醇注射给药后易导致严重的高钙血症等毒副作用。因此，化疗药与骨化三醇的联用亟需新的递药策略，提高靶部位药物浓度，降低毒副作用。基于红细胞膜的仿生纳米递药系统能延长药物血液循环时间，被动增加瘤内药物分布，但膜内药物释放不足、肿瘤渗透性差等问题限制了其疗效。
针对上述问题，中国科学院上海药物研究所李亚平研究员、尹琦研究员团队，与南京医科大学徐华娥教授团队合作，设计了一种光-酶双响应性仿生纳米粒（HDC-DM），用于共递送紫杉烷类药物多西他赛和骨化三醇。该研究成果于2022年12月1日在线发表于Advanced Functional Materials。
多西他赛和骨化三醇分别与硫酸乙酰肝素偶联，合成前药，制备混合胶束；制备纳米尺寸的红细胞膜并采用光敏剂DiR修饰，修饰后的红细胞膜覆盖在混合胶束表面，制成HDC-DM。由于红细胞膜的保护，HDC-DM能够避免体内单核巨噬系统的识别和清除，在体内血液循环中保持稳定。通过增强的渗透与滞留效应蓄积到肿瘤部位后，经近红外激光（808 nm）照射，DiR产生光热效应，破坏了红细胞膜，使胶束释放，在肿瘤高表达的乙酰肝素酶的作用下，硫酸乙酰肝素降解，多西他赛和骨化三醇释放。光热疗法增强了肿瘤渗透性，使药物能进入肿瘤深部的细胞中。化疗药物除直接杀伤癌细胞外，还诱导了免疫原性细胞死亡，激发了机体肿瘤免疫应答。
研究表明，在4T1乳腺癌小鼠模型中，与游离给药组相比，HDC-DM使瘤内多西他赛和骨化三醇的浓度分别提高了1.7和2.5倍。荷瘤小鼠注射HDC-DM并配合近红外激光照射肿瘤后，抑瘤率达77%。另外，骨化三醇使瘤内BCL-2、基质金属蛋白酶-9水平下调，E-钙粘蛋白水平上调，肺内CCL-2水平下调，抑制了82%的肺部转移灶形成。引流淋巴结中成熟树突状细胞比例和瘤内CD8+ T细胞比例均显著增加，干扰素-γ分泌增加。纳米粒组小鼠未出现体重下降、高钙血症和白细胞抑制等副作用，延长了小鼠生存期。该研究为多种疗法联用治疗三阴性乳腺癌以及药物的体内递送提供了新的思路。
原文链接：https://t.cn/A6KiRBXh
#小刘的科研小目标#
97/100
Adv. Funct. Mater. 2022, 2210259
DOI: 10.1002/adfm.202210259
今天是一篇关于光辅助Li-CO2电池阴极材料的文章。文章制备了一种酞菁金属氧化物纳米片(CoPc-Mn-O)，并成功地探索了其作为光辅助Li-CO2电池的光阴极催化剂的应用。这样得到的MOF纳米片(厚度为≈1 nm)具有高的电导率、双活性金属中心(即Co-N4和Mn-O4中心)和良好的光敏性，这有利于的活化和评价过程。值得注意的是，基于CoPc-Mn-O的电池在全光谱测试条件下具有0.05V的超低过电位，能量效率高达98.5%，并且可以在0.02mA/cm−2下快速放电/充电60h。此外，密度泛函计算和充分的表征证明，具有双活性金属中心的光敏CoPc-Mn-O的存在对光条件下的CRR和CER过程都是有利的。
97/100
Adv. Funct. Mater. 2022, 2210259
DOI: 10.1002/adfm.202210259
今天是一篇关于光辅助Li-CO2电池阴极材料的文章。文章制备了一种酞菁金属氧化物纳米片(CoPc-Mn-O)，并成功地探索了其作为光辅助Li-CO2电池的光阴极催化剂的应用。这样得到的MOF纳米片(厚度为≈1 nm)具有高的电导率、双活性金属中心(即Co-N4和Mn-O4中心)和良好的光敏性，这有利于的活化和评价过程。值得注意的是，基于CoPc-Mn-O的电池在全光谱测试条件下具有0.05V的超低过电位，能量效率高达98.5%，并且可以在0.02mA/cm−2下快速放电/充电60h。此外，密度泛函计算和充分的表征证明，具有双活性金属中心的光敏CoPc-Mn-O的存在对光条件下的CRR和CER过程都是有利的。
#山大资讯#
近日，化学与化工学院钱逸泰院士团队熊胜林教授课题组在介观能源材料化学领域取得系列重要进展，并在中国化学会旗舰期刊CCS Chem.(1篇)、《德国应用化学》（Angew. Chem.，2篇)、《先进材料》（Adv. Mater.，3篇)、Nano Lett.(1篇)、Adv. Energy/Funct. Mater.(4篇)等期刊发表学术论文11篇，申请国家专利2项，横向课题1项。上述系列研究成果对新型介观复合组装结构材料的可控制备、活性位点优化和循环利用以及在储能领域的应用提供了重要的理论和技术支持，为高比能、长寿命电池新材料的研究开辟了新途径，标志着学校在新能源材料领域的理论创新和技术应用有了新的突破。
储能是实现“双碳”目标和能源革命的关键支撑技术，因此开发低成本高性能的储能材料具有重大的战略意义。通过介观尺度组装结构的合理设计，对电极材料的活性位点进行优化，有利于促进离子迁移和电子传输，实现从化学能向电能的高效转化。针对以上关键科学问题，熊胜林教授课题组开发了以活性位点优化为导向的高性能储能材料合成新策略，建立了一系列具有功能导向的新型介观复合结构模型，并揭示了在储能应用中的构效关系。
通过增加活性位点的数量可以提高催化材料的利用率，减少非容量贡献部分的比例，提升电池体系的能量密度。该课题组遵循活性位点增加策略，开发了一种新型的原位自磷化技术。采用植酸作为双向配位剂和磷化试剂，制备了一种N、P共掺杂碳负载的磷化钨 (WP/NPC)超细纳米晶，作为锂硫电池正极催化材料 (图1)。与传统磷化过程相比，该技术过程简单且环保，产物活性位点高。在传统锂-硫电池催化机理的基础上，该课题组对提出了更深层次的认识。首先，WP与多硫化锂之间优良的界面电荷状态，可以促进电荷转移，加速Li2S的成核；WP与Li2S之间通过W-S键的进行强相互作用，这种作用类似于一种“分子剪刀”，有助于Li-S键的活化，降低Li2S的分解能垒 (CCS Chem., 2022, DOI: 10.31635/ccschem.022.202202163;Angew. Chem. Int. Ed.2022, 61(7), e202116048)。
通过调控活性位点的配位结构可以改变活性中心的电子结构，提升催化性能。基于这种配位环境优化策略，该课题组在理论计算的指导下提出通过富电子官能团激活主族单原子催化剂ORR活性的策略 (图2)。理论研究发现具有富电子的环氧基团 (C-O-C) 可以调节Sb-N4的电子结构，优化中间体吸附能达到其活性的最佳上限 (接近火山图顶端)。鉴于此，该课题组通过基底官能团调控实现了环氧基团修饰的Sb SACs的可控合成，其具有优异的ORR动力学活性和质量比活性，证明了实验与理论的一致性，该策略可进一步扩展到多种s/p区主族单原子催化剂的可控制备。这一发现为主族催化剂的结构设计和性能调控提供了新思路 (Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 61(26), e202202200)。
通过合理的材料设计实现活性位点在催化过程中的自清洁效果，是提升催化效果的有效策略。基于这一思路，该课题组制备了一种Zn8金属团簇，并首次将这类材料应用在锂-硫电池中。利用Zn8金属团簇不同活性位点对多硫化锂的吸附性差异以及配体产生的空间位阻效应，实现了对多硫化锂的选择性吸附，进而诱导了一种新型的分子内多硫化锂接力式转化机制 (图3左)。通过这种新型的转化机制，活性位点在催化过程中可以实现的自清洁效果。理论计算和动力学分析证实了这种新型的转化机制具有更低的Li2S成核/分解能垒，可以加速多硫化锂的氧化还原反应速率。同时诱导了一种独特的Li2S三维成核，有助于提高容量。得益于这种转化机制，相应的锂硫电池也表现出了优异的性能（1 C循环730圈，每圈容量损失仅为0.047%；6 C下容量高达526 mAh g−1）(Adv. Mater., 2022,DOI:10.1002/adma.2207689)。
由于钠储量丰富和较低的成本使得钠离子电池 (SIBs)有望成为一种可以替代锂离子电池 (LIBs)的技术，然而实现其应用仍然面临着艰巨的挑战。其中之一便是负极材料的局限性，合金型候选材料在循环过程中会出现容量快速衰退的问题。基于此，该课题组以铋 (Bi)基金属有机框架作为结构导向模板，一步可控合成了由Bi@C核壳纳米球装饰的碳纳米带阵列组装的三维框架超结构。由于其独特的结构优势，该材料作为钠离子电池负极材料，显示了较高的可逆容量、优异的循环稳定性和高倍率性能，在高达80Ag−1的电流下保持308.8 mAh g−1的可逆容量 (图3右)。该材料的钠储存能力不仅归因于其独特的结构特点，还因其在醚基电解质中形成均匀且薄的固体电解质界面层 (SEI)，以及在循环过程中产生均匀的多孔纳米结构所致。重要的是，我们对超结构的形成过程和性能提升的根本原因进行了深入研究，这对于SIBs的电极材料设计和性能提升规律研究及应用至关重要(Adv. Mater.,2022,34(28), 2202673)。
本年度相关研究工作得到了国家自然科学联合基金重点项目、山东省重大基础研究项目、山东省泰山学者支持计划等项目和山东大学结构成分与物性测量平台的支持。
近日，化学与化工学院钱逸泰院士团队熊胜林教授课题组在介观能源材料化学领域取得系列重要进展，并在中国化学会旗舰期刊CCS Chem.(1篇)、《德国应用化学》（Angew. Chem.，2篇)、《先进材料》（Adv. Mater.，3篇)、Nano Lett.(1篇)、Adv. Energy/Funct. Mater.(4篇)等期刊发表学术论文11篇，申请国家专利2项，横向课题1项。上述系列研究成果对新型介观复合组装结构材料的可控制备、活性位点优化和循环利用以及在储能领域的应用提供了重要的理论和技术支持，为高比能、长寿命电池新材料的研究开辟了新途径，标志着学校在新能源材料领域的理论创新和技术应用有了新的突破。
储能是实现“双碳”目标和能源革命的关键支撑技术，因此开发低成本高性能的储能材料具有重大的战略意义。通过介观尺度组装结构的合理设计，对电极材料的活性位点进行优化，有利于促进离子迁移和电子传输，实现从化学能向电能的高效转化。针对以上关键科学问题，熊胜林教授课题组开发了以活性位点优化为导向的高性能储能材料合成新策略，建立了一系列具有功能导向的新型介观复合结构模型，并揭示了在储能应用中的构效关系。
通过增加活性位点的数量可以提高催化材料的利用率，减少非容量贡献部分的比例，提升电池体系的能量密度。该课题组遵循活性位点增加策略，开发了一种新型的原位自磷化技术。采用植酸作为双向配位剂和磷化试剂，制备了一种N、P共掺杂碳负载的磷化钨 (WP/NPC)超细纳米晶，作为锂硫电池正极催化材料 (图1)。与传统磷化过程相比，该技术过程简单且环保，产物活性位点高。在传统锂-硫电池催化机理的基础上，该课题组对提出了更深层次的认识。首先，WP与多硫化锂之间优良的界面电荷状态，可以促进电荷转移，加速Li2S的成核；WP与Li2S之间通过W-S键的进行强相互作用，这种作用类似于一种“分子剪刀”，有助于Li-S键的活化，降低Li2S的分解能垒 (CCS Chem., 2022, DOI: 10.31635/ccschem.022.202202163;Angew. Chem. Int. Ed.2022, 61(7), e202116048)。
通过调控活性位点的配位结构可以改变活性中心的电子结构，提升催化性能。基于这种配位环境优化策略，该课题组在理论计算的指导下提出通过富电子官能团激活主族单原子催化剂ORR活性的策略 (图2)。理论研究发现具有富电子的环氧基团 (C-O-C) 可以调节Sb-N4的电子结构，优化中间体吸附能达到其活性的最佳上限 (接近火山图顶端)。鉴于此，该课题组通过基底官能团调控实现了环氧基团修饰的Sb SACs的可控合成，其具有优异的ORR动力学活性和质量比活性，证明了实验与理论的一致性，该策略可进一步扩展到多种s/p区主族单原子催化剂的可控制备。这一发现为主族催化剂的结构设计和性能调控提供了新思路 (Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 61(26), e202202200)。
通过合理的材料设计实现活性位点在催化过程中的自清洁效果，是提升催化效果的有效策略。基于这一思路，该课题组制备了一种Zn8金属团簇，并首次将这类材料应用在锂-硫电池中。利用Zn8金属团簇不同活性位点对多硫化锂的吸附性差异以及配体产生的空间位阻效应，实现了对多硫化锂的选择性吸附，进而诱导了一种新型的分子内多硫化锂接力式转化机制 (图3左)。通过这种新型的转化机制，活性位点在催化过程中可以实现的自清洁效果。理论计算和动力学分析证实了这种新型的转化机制具有更低的Li2S成核/分解能垒，可以加速多硫化锂的氧化还原反应速率。同时诱导了一种独特的Li2S三维成核，有助于提高容量。得益于这种转化机制，相应的锂硫电池也表现出了优异的性能（1 C循环730圈，每圈容量损失仅为0.047%；6 C下容量高达526 mAh g−1）(Adv. Mater., 2022,DOI:10.1002/adma.2207689)。
由于钠储量丰富和较低的成本使得钠离子电池 (SIBs)有望成为一种可以替代锂离子电池 (LIBs)的技术，然而实现其应用仍然面临着艰巨的挑战。其中之一便是负极材料的局限性，合金型候选材料在循环过程中会出现容量快速衰退的问题。基于此，该课题组以铋 (Bi)基金属有机框架作为结构导向模板，一步可控合成了由Bi@C核壳纳米球装饰的碳纳米带阵列组装的三维框架超结构。由于其独特的结构优势，该材料作为钠离子电池负极材料，显示了较高的可逆容量、优异的循环稳定性和高倍率性能，在高达80Ag−1的电流下保持308.8 mAh g−1的可逆容量 (图3右)。该材料的钠储存能力不仅归因于其独特的结构特点，还因其在醚基电解质中形成均匀且薄的固体电解质界面层 (SEI)，以及在循环过程中产生均匀的多孔纳米结构所致。重要的是，我们对超结构的形成过程和性能提升的根本原因进行了深入研究，这对于SIBs的电极材料设计和性能提升规律研究及应用至关重要(Adv. Mater.,2022,34(28), 2202673)。
本年度相关研究工作得到了国家自然科学联合基金重点项目、山东省重大基础研究项目、山东省泰山学者支持计划等项目和山东大学结构成分与物性测量平台的支持。
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