Angew. Chem. ：乏氧响应的铂超纳米粒子用于肿瘤的尿液监测

癌症已经成为高死亡率的主要原因之一，对于癌症进行简单灵敏的监测至关重要。目前临床上的诊断主要依赖于成像技术和分子诊断来监测肿瘤。然而，成像技术成本高昂，无法大规模广泛使用；通过分子诊断检测循环内源性生物标记物则面临早期疾病固有的敏感性的限制。如何克服内源性生物标志物不足的缺陷从而对癌症实现简单有效的监测仍然是临床上的一大难题。

图1 乏氧响应性PNCAH生物传感器用于肿瘤尿液检测的示意图

近日，南京大学宋玉君教授团队构建了一种基于铂超纳米粒子乏氧响应性的纳米传感器（PNCAH）用于肿瘤的尿液监测。该系统中利用乏氧敏感的偶氮苯键将超小的铂纳米簇（PtNCs）组装成一个大的铂超纳米粒子作为外源性的标志物。当该超纳米粒子注射到达肿瘤乏氧部位后，肿瘤部位高表达的还原酶可将偶氮键切断，从而将大的铂超纳米粒子重新还原解离成小的纳米簇进入血液循环。由于这些释放的PtNCs的粒径小于肾脏可清除的临界值，因此可以经由肾脏代谢到尿液中，通过对尿液中的PtNCs的浓度进行微流控芯片现场检测，可以进行疾病状态的快速读出。这种肿瘤微环境响应的纳米传感器一方面克服了内源性生物标志物不足的缺陷，提高肿瘤检测的灵敏度，另一方面通过芯片进行疾病状态的检测，是一种简单通用的检测手段，成本低廉，可以大大降低检测的繁琐程序和成本。

图2 PNCAH纳米传感器用于三阴性乳腺癌的检测

作者在三阴性乳腺癌以及肺转移癌模型基础上，系统地验证了PNCAH纳米传感器的乏氧响应特性以及对于疾病的诊断效果。实验结果表明，在乏氧肿瘤微环境中，该纳米传感器中的偶氮基团，能够被过度表达的还原酶破坏，从而导致超小PtNCs的按需释放以及随后的肾脏清除，可以对三阴性乳腺癌以及肺转移癌小鼠模型进行简单灵敏有效的检测。此外，文中还验证了该纳米传感器对不同大小肿瘤的区分效果，由于肿瘤大小不同，乏氧响应效果也不同，导致了该纳米传感器有效的按需释放，可以看出芯片检测结果与肿瘤大小是成正比。并进一步在三阴性乳腺癌以及肺转移癌小鼠模型治疗过程中，验证了该纳米传感器可以在治疗过程中对肿瘤的状态进行有效的监测。

图3 PNCAH纳米传感器用于肺转移癌的检测以及药物治疗进程的监测

总之，该工作报道了一种乏氧特异性响应的纳米传感器，该纳米传感器能够在肿瘤部位响应释放出超小的PtNCs，经由肾脏代谢到尿液中实现肿瘤的简单灵敏有效的监测。该方法有效地克服了内源性生物标志物不足的缺陷，且检测工具成本低廉可广泛使用，具有巨大的临床转化潜力，同时为其他疾病的检测提供了新思路。

论文信息：

Hypoxia-Responsive Platinum Supernanoparticles for Urinary Microfluidic Monitoring of Tumors

Qin Xu, Yongchun Pan, Xinli Liu, Yanfeng Gao, Xiaowei Luan, Fei Zeng, Dongtao Zhou, Wenxiu Long, Yuzhen Wang, Yujun Song

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202114239