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材料設計理念 華中農大供圖

近日，華中農業(yè)大學理學院教授陳浩、汪圣堯領銜的“先進材料與綠色催化”科研團隊與國家納米科學中心教授王浩團隊合作，針對“癌癥之王”胰腺癌設計了一種多肽—半導體雜化生物信號處理器(BSP)，用于胰腺腫瘤光聲成像和線粒體靶向聲動力治療。相關研究成果在線發(fā)表于Nano Today。

在癌癥治療中，通過半導體納米材料將輻射或非輻射波的能量轉化為活性氧物種（ROS）從而誘導腫瘤細胞凋亡是一種有效的方法。胰腺癌細胞的氧化還原狀態(tài)及其對ROS的敏感度通常與正常細胞不同。由于代謝和信號異常，胰腺癌細胞中氧化狀態(tài)遠高于正常細胞。線粒體作為腫瘤細胞ROS氧化應激并維持氧化還原平衡的關鍵，被認為是胰腺癌細胞的致命弱點。因此，有針對性地破壞腫瘤線粒體打破癌細胞氧化還原平衡，已被證明是癌癥治療的有效策略。

半導體材料作為現(xiàn)代信息社會的基礎材料，是各種光、聲、電信號的優(yōu)良接收器和轉換器。在該研究中，設計合成的多肽—半導體雜化的生物信號處理器(BSP)由富含氧空位的氯氧鉍半導體納米片（OV-Bi NSs）和兩種靶向肽(PTP和CRK)雜化而成，其中PTP多肽能特異性識別胰腺癌細胞(panc-1)表面的凝集素-1；而CRK肽是線粒體蛋白p32的靶向肽促進BSP與線粒體緊密結合。

由于富含氧空位，BSP具有良好的近紅外吸收及優(yōu)良的光聲成像能力，而BSP表面靶向多肽賦予了BSP識別病理環(huán)境特殊蛋白信號的能力。因此，BSP同時具備了蛋白信號識別能力、光聲信號反饋能力及活性氧信號輸出能力，是一種能完成生物信號識別和物理信號轉換的信號處理器。

通過進一步的體外和體內實驗研究表明，BSP納米信號處理器集多肽分子的蛋白信號識別能力和半導體材料的物理信號轉換能力為一體，能夠準確的識別胰腺癌蛋白信號，靶向胰腺癌細胞線粒體，從而有效實現(xiàn)對胰腺癌的光聲成像和聲動力治療，為胰腺癌診療智能器件的開發(fā)提供了新的思路。

該研究得到了國家自然科學基金等項目的資助。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.nantod.2021.101285

來源：《今日納米》