纳米发电机精准控制的药物递送系统实现高效的肿瘤治疗

近日，北京纳米能源与系统研究所与中科院过程工程研究所合作完成了对磁铁结构的植入式摩擦纳米发电机的研制，并将其用于控制载药红细胞在肿瘤部位的特异性释放，以实现高效的在体肿瘤治疗。磁铁的同极斥力使得磁铁纳米发电机在封装和植入后仍然能够保持长久稳定的电学输出。纳米发电机的电场对装载阿霉素的红细胞膜具有精准的控制释放作用：施加电场时，药物释放加速为本底值的3-4倍；而在电场消失后，药物释放量迅速回归本底值，从而实现了药物的可控释放。将磁铁纳米发电机与叉指电极或微针电极结合，在二维肿瘤细胞、三维肿瘤球团以及小鼠的实体肿瘤层面，全部实现了低浓度给药前提下的优异的抗肿瘤效力。尤其是在活体实验中，该纳米发电机与微针电极相结合的药物递送和释放系统，显著延长了荷瘤小鼠的生存寿命，并且对荷瘤小鼠无毒副作用。基于磁铁纳米发电机的微小体积和高电压低电流输出，该系统可安全地作为穿戴式或植入式电源应用于实际的医学治疗场景，为可控药物递送系统以及肿瘤治疗提供新的解决方案。相关研究成果以“High Efficient in vivo Cancer Therapy by anImplantable Magnet Triboelectric Nanogenerator”为题发表在Advanced Functional Materials上。博士生赵超超、副研究员封红青和博士生张莉君为并列第一作者；李舟研究员和魏炜研究员为共同通讯作者。该项工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金以及国家万人计划“青年拔尖”人才的经费支持。

图　高性能且稳定输出的可植入磁铁纳米发电机控制药物递送。磁铁纳米发电机可精准控制红细胞内的抗癌药物在肿瘤部位的释放，从而实现优异的体内抗肿瘤效率。