近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室和材料系（陈乾旺课题组）、生命科学学院（郭振副教授）与安徽医科大学（王海宝副主任医师）合作在天然抗癌药物载体研究领域取得新进展。他们利用肿瘤细胞内环境的调控，发展了具有pH响应性的多功能药物载体，它能够将疏水药物青蒿素输送到肿瘤细胞内，同时释放出Fe2+，Fe2+可作为青蒿素抗癌的诱导剂，从而大大提高了抗癌药效。研究成果以“Multifunctional Mesoporous Nanoparticles as pH-Responsive Fe2+ Reservoirs and Artemisinin Vehicles for Synergistic Inhibition of Tumor Growth”为题在线发表在Biomaterials（35, 2014, 6498-6507）上。
目前临床上广泛使用的抗癌药物仍为人工合成的，这些药物在治疗癌症的同时均有很大的副作用。发展能够在临床广泛使用的天然抗癌药物变得非常迫切。青蒿素是从我国民间治疗疟疾草药青蒿中分离出来的有过氧基团的倍半萜内酯药物，具有安全有效的抗疟作用。它抗疟作用的分子机理主要是通过Fe2+裂解青蒿素的过氧桥结构产生大量的自由基。但是肿瘤细胞中的Fe2+含量与红细胞中相比仍然比较低。因此要提高青蒿素的抗癌效率就必须额外引入Fe2+。此外，由于青蒿素不溶于水，在油中溶解度也不大，导致其生物医学应用受到限制。为了使青蒿素充分发挥抗肿瘤作用，并作为一种天然抗癌药物在临床上得到广泛应用，就必需将青蒿素和Fe2+同时输送到肿瘤病灶，并在细胞内环境下释放，产生大量自由基才有可能达到治疗癌症的目的。
生物切片和溶酶体标记对纳米粒子进行亚细胞定位
载药粒子的抗肿瘤机制
针对上述问题，博士生陈健在课题组前期工作基础上，制备出了一种具有多孔结构的Fe3O4@C/Ag@mSiO2纳米粒子。利用该材料的高比表面积，实现了高的药物装载量。该纳米粒子药物载体内的Fe3O4核是由很多尺寸小于10 nm的超顺磁Fe3O4纳米晶体组成的，利用纳米材料的表面效应和肿瘤细胞内溶酶体等酸性微环境，载体粒子就会在肿瘤细胞内同时释放出青蒿素和Fe2+，Fe2+裂解青蒿素中的过氧桥产生自由基，破坏肿瘤细胞的蛋白质、DNA、细胞膜，最终杀死肿瘤细胞。用Fe2+试剂盒检测HeLa细胞内的Fe2+含量，发现在和Fe3O4@C/Ag@SiO2纳米粒子一起培养24 h后，细胞内Fe2+含量从0升高到2.765 nmol/L。细胞毒性测试显示被Fe3O4@C/Ag@SiO2纳米粒子装载的青蒿素对肿瘤细胞生长的抑制率比单独青蒿素的抑制率高，而且与目前临床上使用的合成广谱抗癌药物盐酸阿霉素（DOX）在同等测试条件下对肿瘤的生长的抑制率相当。该研究为实现天然药物青蒿素在临床抗肿瘤治疗应用上开辟了一条新途径。
上述研究得到了教育部、国家自然科学基金委相关项目的大力支持。