小分子化疗药物作为市面上最常见的抗癌药物，在大规模生产方面占据优势。但它们也面临着代谢速度过快、肿瘤富集率低和靶向性差等问题。纳米药物递送系统（NDDS）曾被认为是帮助小分子药物克服这些困难的“黄金策略”。然而，近年来，一些关于纳米载药的深入研究表明，纳米载体递送药物至活体肿瘤的比例依然很低，并且一些纳米材料的合成手段较为复杂，在扩大化实验中可能面临失败风险。
有鉴于此，大连理工大学精细化工国家重点实验室彭孝军院士团队孙文教授与荷兰莱顿大学Sylvestre Bonnet教授团队合作，相关研究成果以“In vivo metallophilic self-assembly of a light-activated anticancer drug”为题，于近日发表在Nature Chemistry。
论文通讯作者是孙文教授和Sylvestre Bonnet教授，第一作者单位和第一通讯单位是大连理工大学，其他合作单位有荷兰莱顿大学、美国约翰霍普金斯大学、中国科学院福建物质结构研究所，以及意大利Mario Negri药理学研究所。该工作得到了国家自然科学基金优秀青年项目、面上项目和大连理工大学星海优青项目的支持。
该成果验证了一个简单的小分子金属配合物染料是如何利用超分子金属-金属相互作用，在活体内自组装为具有稳定结构的纳米光敏剂，以达到肿瘤的高效富集和光动力抗癌效果。其亮点在于提供了小分子可直接在活体内用做纳米药物的新思路，并将金属-金属相互作用引入纳米医学领域。
在这项研究工作中，作者们利用了一种非常规的超分子力，即金属-金属相互作用，用于小分子光敏剂自组装。作者们设计合成了钯配合物，分别从固态、液态、纳米聚集态、血液自组装等方面，通过单晶衍射、吸收和发射光谱、冷冻电镜、生物电镜等手段，详细研究了这一小分子在金属-金属相互作用、光物理化学和生理环境自组装纳米化等方面的性质。细胞毒性实验和小鼠肿瘤抑制实验也证明了这一金属配合物染料优异的光动力抗癌效果。
进一步研究发现，尾静脉注射12小时后，这一药物依旧以纳米粒的形式富集在肿瘤中，肿瘤富集率可高达10.2% ID/g（即每克肿瘤含有10.2%的注射药物），远高于已报道纳米载体0.7 %ID的平均值。这一研究也证明了金属-金属相互作用具有较强的生物稳定性，可作为一种新的超分子力用于纳米药物开发，值得进一步探索。
孙文，大连理工大学精细化工国家重点实验室研究员、博士生导师。针对环境、生命科学中一系列分析检测及肿瘤治疗的关键科学问题，近年来开展了以功能染料为核心用于疾病检测及光驱动治疗的研究工作。曾获2019年度中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖。
孙文研究员所在的精细化工国家重点实验室于1989年经国家计划委员会批准，依托大连理工大学筹建而成，现已是引领我国精细化工领域科学创新、支撑我国精细化工产业发展的重要基地。实验室在2009年和2014年国家重点实验室评估中连续两次获评优秀，是我国化工领域唯一的优秀国家重点实验室。
长久以来，实验室“面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”，根据 “国家中长期科技发展规划纲要”以及我国精细化工产业布局，利用实验室人才组织和科研优势，坚持创新驱动原则，以医学健康等关键原材料创新与产业化为突破口，服务国家战略，面向地方需求，打通创新链和产业链，把科研做到祖国需要的地方。
作为中国染料工业的摇篮，实验室医学诊断染料大规模用于血液临床检验，出口诸多国家；2021年，由大连理工大学化工学院樊江莉教授领衔完成的项目“血液细胞荧光成像染料的创制及应用”，获2020年度国家技术发明奖二等奖，这一项目填补了国产高端血细胞分析检验产品空白，产品已在国内多家医院和医疗机构应用，降低了患者医疗成本。
高校是国家战略科技力量的重要组成部分。高校有组织科研是高校科技创新实现建制化、成体系服务国家和区域战略需求的重要形式。面向未来，大连理工大学将进一步推进勇担时代使命、勇攀科技高峰的生动实践！
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注：本文素材来自大连理工大学官网/官微、大连理工大学精细化工国家重点实验室官网、化育臻善