腫瘤化療是利用化學藥物直接殺傷腫瘤細胞或抑制腫瘤細胞增殖的一種治療方式，是目前腫瘤治療的最有效方法之一。然而，藥物分子的靶向性缺失和腫瘤細胞的抗耐藥性極大限制了化療藥物在腫瘤治療中的功效，也不可避免地引起了機體的副作用。近年來，腫瘤環境特異響應的智能納米藥物遞送系統在降低化療副作用、提高腫瘤療效等方面顯示了巨大的應用潛力，如何設計生物相容性良好、集成腫瘤成像和高效化療為一體的智能納米藥物遞送系統是當前腫瘤診療研究的一個重大挑戰。

在國家自然科學基金杰出青年科學基金、科技部“973”計劃、中國科學院戰略性先導科技專項和創新國際團隊項目等支持下，中科院福建物質結構研究所功能納米結構設計與組裝重點實驗室陳學元研究小組和福州大學食品安全與生物分析教育部重點實驗室楊黃浩研究小組合作，支持“率先行動”聯合資助優秀博士后項目獲得者宋曉榮等利用核殼結構CdSe@ZnS熒光量子點和植物多酚丹寧酸的自組裝構建了一種新型智能量子點組裝體，并通過負載化療藥物實現了腫瘤的高效治療。該智能納米組裝體顯示了優異的生物相容性，同時展示了三磷酸腺苷（ATP）特異性響應的解組裝性能，并可以利用解組裝后量子點的熒光增強信號實現對解組裝過程的監控。由于腫瘤細胞的無限增殖和大量糖酵解過程，腫瘤細胞內的ATP水平比正常細胞高出約10倍。

腫瘤環境響應型智能納米藥物遞送系統設計示意圖

研究人員進一步將化療藥物阿霉素負載到智能組裝體中，并基于此智能納米藥物實現了腫瘤細胞特異性的藥物遞送。特別地，該智能納米藥物能夠引起細胞內ATP水平的降低，并激發腫瘤細胞的化療增敏性，從而大大提高腫瘤細胞的化療效果。最后，研究人員在小鼠腫瘤模型上證實了智能納米藥物能夠完全抑制小鼠腫瘤的生長或消除腫瘤，并且由于組裝體在解組裝后能夠有效地從肝、腎等組織排出機體，治療組小鼠沒有發生任何副作用。該研究結果不僅發展了一種簡單構建生物相容性良好的智能納米藥物遞送系統的方法，同時利用腫瘤特異性的藥物遞送和腫瘤的化療增敏實現了機體無副作用的腫瘤高效治療。該工作將為智能納米藥物遞送系統的開發提供新的思路，并將加快腫瘤的高效診療研究。相關結果10月26日在線發表于《先進科學》（Adv. Sci.2018, 1801201. DOI: 10.1002/advs.201801201）。

此前，陳學元團隊在稀土熒光生物探針和腫瘤診療納米藥物的設計、合成及應用中已取得系列進展。例如，發展了高效ZrO2:Tb和LiLuF4:Yb,Tm等多層核殼結構發光稀土納米晶，實現腫瘤細胞的靶向熒光成像（J. Am. Chem. Soc.2012, 134, 15083-15090；Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 12498-12502）；研制了基于NaLuF4:Gd/Yb/Er@SiO2的中空核殼結構多功能稀土納米診療藥物，通過有效負載光敏劑，實現了腫瘤靶向的上轉換光動力治療和CT/上轉換熒光雙模成像（Angew. Chem. Int. Ed.2015, 54, 7915-7919）。