高端功能材料和精准诊疗技术,是国家战略科技力量布局中的重要方向。围绕肿瘤精准递送这一国际前沿难题,复旦大学孔彪、江立波、董健团队原创提出凝聚体导向硅化新策略,成功构建出可深度穿透实体瘤的智能介孔纳米环,实现了复杂拓扑介孔材料从“可见”到“可控”、从“结构创新”到“功能突破”的跨越,为我国在高端纳米医学材料领域的自主创新提供了新的技术路线。
图1 扩散受限非平衡硅化驱动的环形拓扑形成机制实体瘤治疗中,纳米载体难以深入病灶内部,是制约精准治疗效果提升的重要瓶颈。传统介孔材料合成大多依赖接近平衡状态下的自组装过程,更容易形成球形、棒状等规则对称结构,而环形这类需要内部重构的复杂拓扑则长期难以自然获得。复旦大学团队此次突破传统路径依赖,首次将组装过程中的时空不均一由“被动现象”转化为“主动设计参数”,为复杂多孔材料的拓扑可控构建提供了全新范式。
研究团队从自然界生物硅化中获得关键启发。天然硅结构并非由固定模板简单复制,而是在有机分子调控、软限域环境和局部不均一共同作用下逐步形成。基于这一原理,团队利用带负电的聚丙烯酸与带正电的 CTAB 胶束组装形成盘状软模板,再引入有机硅前驱体。由于扩散受限,硅化过程在内外区域并不同步,外层优先固化,中间区域随后塌陷,最终驱动纳米盘向环形拓扑转变。通过进一步调控聚丙烯酸浓度,研究人员还实现了对中心孔径和边缘厚度的精准调控,建立了复杂拓扑材料的可编程构建方法。
图2 环形拓扑增强肿瘤外渗与组织穿透更重要的是,这一结构突破直接转化为功能优势。研究发现,与球形颗粒相比,介孔纳米环在体内循环时间更长、单核吞噬系统清除更低,肿瘤外渗和深部穿透能力显著增强,肿瘤富集提升达173%。这一结果表明,材料拓扑结构本身可以成为调控体内递送行为的重要参数,推动纳米医学设计从传统的“成分优化、表面修饰”进一步迈 向“拓扑功能设计”。
在脊柱转移瘤模型中,智能纳米环均显示出良好的治疗前景,尤其在难渗透病灶中展现出明显优势。该成果不仅加深了对仿生矿化和非平衡组装机制的认识,也为我国在高端纳米递送系统、智能生物材料和精准医学等战略方向上的前沿布局提供了新支点。
（来源：点财网）
