金屬多酚配位生物材料如何應用於癌症治療丨BEYOND 人物

閉幕式尾聲環節，本次BEYOND科技創新大獎得主——澳門大學健康科學學院助理教授、博士生導師代雲路以《金屬多酚配位生物材料用於癌症治療》爲主題發表了演講。

通過對其博士後及博士生團隊針對“金屬多酚配位生物材料”新型材料的研究背景及在癌症診療等方面的應用前景介紹，代雲路爲到場觀衆展示出了以澳門大學健康科學學院爲代表的業內前沿研究機構在材料醫學這一交叉學科的最新創新探索成果。

金屬多酚配位材料中的多酚常見於日常生活中的水果蔬菜、綠茶以及中華傳統醫藥中。據瞭解，多酚材料對人體健康十分有益，可以起到抗氧化、消除自由基的作用。

代雲路的團隊偏重基礎研究，主要利用的多酚和金屬之間的配位合成一系列的配位材料。多酚基團可以實現不同材料的修飾，在化學合成方面，可以通過和巰基或氨基進行一系列的邁克爾加成反應或席夫鹼反應，其反應過程十分簡單，只需通過控制pH值就可以實現；此外它也可以和一些苯硼酸實現進行配位。

多酚和金屬離子之間配位結構是一個pH敏感的配位過程，如果將一些金屬離子特別是過渡金屬元素的金屬離子與多酚共混，其配位可以在瞬間完成。這使得團隊可以通過調控溶液的pH值迅速改變其自組裝和解組裝過程，通過控制不同種類的金屬以及不同的天然多酚或者人造多酚，迅速合成功能型的納米級別或者微米級別的金屬多酚配位(MPN)生物材料。

利用鐵離子、錳離子、鉿離子等多種過渡金屬元素的功能，疊加天然的中藥多酚材料，對一些小分子、大分子或高分子進行多酚化修飾之後實現其功能，並通過配位的形式整合到生物材料內部；此外還可以將一些小分子抗癌藥物或者一些抑制劑小分子，通過包復的形式整合到生物材料內部。

MPN材料可以直接單純利用水相實現合成，並對藥物的種類進行多種選擇，按需定製——需要什麼功能就可以在單一基於MPN的生物材料內部實現。

近年來，代雲路的博士後及博士生團隊合成的一系列基於MPN生物材料已經開始應用於癌症治療。

“基於澳門大學健康科學學院，我們的實驗室主要從事生物材料以及腫瘤抑制方面的研究。金屬多酚配位生物材料目前主要應用於兩方面：一方面可以實現熒光成像、光聲成像以及其他種類成像。治療方面，我們可以將傳統的化療藥物、聲動力治療、放療整合到單一MPN材料內部。”

金屬多酚配位生物材料在癌症治療方面的應用，主要包括傳統臨牀上常用的放療、免疫治療與光學治療相結合。

舉例來說，團隊篩選了天然中藥活性成分中的一種小分子棉酚，利用其鄰苯二酚的結構和鐵離子進行配位。此外，團隊還合成了FDA批准的PEG聚乙二醇的多酚衍生物，並且在端基修飾一些小分子，通過自組裝的方式整合到材料內部，這樣的整體MPN材料就可以實現化療和光動力治療相結合。

“通過調控溶劑的種類以及比例以及濃度等，我們可以將材料的尺寸控制在納米級別。由於化療以及光動力治療的聯合應用導致癌細胞的免疫原性死亡，進一步使得樹突狀細胞成熟。進一步激活免疫系統，起到聯合化療以及光動力治療的目的。”

原子序數相對大的元素來說在放療的X光照射下，可以產生一系列的效應，包括光電子效應以及康普頓散射、瑞利散射等等。

我們還設計了基於鉿金屬元素和多酚之間的配位，並整合了血紅蛋白，聯合了臨牀上已經使用的anti-PD1的抗體治療。團隊在單一小鼠模型上建立了雙腫瘤模型，並且只對近端瘤進行照射，發現材料有很好的免疫激活的效果，不但可以抑制近端瘤的生長，還可以抑制遠端瘤的生長。材料通過尾靜脈注射進入小鼠體內可以很好的被動靶向到腫瘤位置，可以提高藥物或一系列小分子抑制劑在腫瘤部的積累，降低其在正常組織的毒副作用，並提高了它在血液中的循環時間。此外還通過將錳元素、鐵元素等其他種類的金屬整合到基於雙金屬元素的MPN材料內部，可以聯合抗體治療。

最近，團隊還嘗試在透明質酸多酚衍生物內部擔載小分子抑制劑，和免疫治療以及鐵死亡相結合，降低腫瘤外泌體的含量，激活免疫系統。小鼠模型實驗顯示，基於MPN的生物材料可以很好的抑制小鼠肺轉移。

此外，團隊還在嘗試利用硫化氫等內源性氣體分子的供體材料，防止光熱治療後的免疫風暴產生，降低促炎因子的表達，加快皮膚組織修復。

就這一領域在未來的應用發展，代雲路謙虛地指出，目前，其團隊在金屬多酚配位生物材料上的研究尚處於起步階段。“主要精力還是在基礎研究以及教學方面。但我認爲，金屬多酚配位生物材料在未來的應用發展前景還是比較廣闊的。希望將來有機會和大家一起合作，把金屬多酚配位生物材料應用到臨牀或者其他方面中去。”

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