金属多酚配位生物材料如何应用于癌症治疗丨BEYOND 人物

闭幕式尾声环节，本次BEYOND科技创新大奖得主——澳门大学健康科学学院助理教授、博士生导师代云路以《金属多酚配位生物材料用于癌症治疗》为主题发表了演讲。

通过对其博士后及博士生团队针对“金属多酚配位生物材料”新型材料的研究背景及在癌症诊疗等方面的应用前景介绍，代云路为到场观众展示出了以澳门大学健康科学学院为代表的业内前沿研究机构在材料医学这一交叉学科的最新创新探索成果。

金属多酚配位材料中的多酚常见于日常生活中的水果蔬菜、绿茶以及中华传统医药中。据了解，多酚材料对人体健康十分有益，可以起到抗氧化、消除自由基的作用。

代云路的团队偏重基础研究，主要利用的多酚和金属之间的配位合成一系列的配位材料。多酚基团可以实现不同材料的修饰，在化学合成方面，可以通过和巯基或氨基进行一系列的迈克尔加成反应或席夫碱反应，其反应过程十分简单，只需通过控制pH值就可以实现；此外它也可以和一些苯硼酸实现进行配位。

多酚和金属离子之间配位结构是一个pH敏感的配位过程，如果将一些金属离子特别是过渡金属元素的金属离子与多酚共混，其配位可以在瞬间完成。这使得团队可以通过调控溶液的pH值迅速改变其自组装和解组装过程，通过控制不同种类的金属以及不同的天然多酚或者人造多酚，迅速合成功能型的纳米级别或者微米级别的金属多酚配位(MPN)生物材料。

利用铁离子、锰离子、铪离子等多种过渡金属元素的功能，叠加天然的中药多酚材料，对一些小分子、大分子或高分子进行多酚化修饰之后实现其功能，并通过配位的形式整合到生物材料内部；此外还可以将一些小分子抗癌药物或者一些抑制剂小分子，通过包复的形式整合到生物材料内部。

MPN材料可以直接单纯利用水相实现合成，并对药物的种类进行多种选择，按需定制——需要什么功能就可以在单一基于MPN的生物材料内部实现。

近年来，代云路的博士后及博士生团队合成的一系列基于MPN生物材料已经开始应用于癌症治疗。

“基于澳门大学健康科学学院，我们的实验室主要从事生物材料以及肿瘤抑制方面的研究。金属多酚配位生物材料目前主要应用于两方面：一方面可以实现荧光成像、光声成像以及其他种类成像。治疗方面，我们可以将传统的化疗药物、声动力治疗、放疗整合到单一MPN材料内部。”

金属多酚配位生物材料在癌症治疗方面的应用，主要包括传统临床上常用的放疗、免疫治疗与光学治疗相结合。

举例来说，团队筛选了天然中药活性成分中的一种小分子棉酚，利用其邻苯二酚的结构和铁离子进行配位。此外，团队还合成了FDA批准的PEG聚乙二醇的多酚衍生物，并且在端基修饰一些小分子，通过自组装的方式整合到材料内部，这样的整体MPN材料就可以实现化疗和光动力治疗相结合。

“通过调控溶剂的种类以及比例以及浓度等，我们可以将材料的尺寸控制在纳米级别。由于化疗以及光动力治疗的联合应用导致癌细胞的免疫原性死亡，进一步使得树突状细胞成熟。进一步激活免疫系统，起到联合化疗以及光动力治疗的目的。”

原子序数相对大的元素来说在放疗的X光照射下，可以产生一系列的效应，包括光电子效应以及康普顿散射、瑞利散射等等。

我们还设计了基于铪金属元素和多酚之间的配位，并整合了血红蛋白，联合了临床上已经使用的anti-PD1的抗体治疗。团队在单一小鼠模型上建立了双肿瘤模型，并且只对近端瘤进行照射，发现材料有很好的免疫激活的效果，不但可以抑制近端瘤的生长，还可以抑制远端瘤的生长。材料通过尾静脉注射进入小鼠体内可以很好的被动靶向到肿瘤位置，可以提高药物或一系列小分子抑制剂在肿瘤部的积累，降低其在正常组织的毒副作用，并提高了它在血液中的循环时间。此外还通过将锰元素、铁元素等其他种类的金属整合到基于双金属元素的MPN材料内部，可以联合抗体治疗。

最近，团队还尝试在透明质酸多酚衍生物内部担载小分子抑制剂，和免疫治疗以及铁死亡相结合，降低肿瘤外泌体的含量，激活免疫系统。小鼠模型实验显示，基于MPN的生物材料可以很好的抑制小鼠肺转移。

此外，团队还在尝试利用硫化氢等内源性气体分子的供体材料，防止光热治疗后的免疫风暴产生，降低促炎因子的表达，加快皮肤组织修复。

就这一领域在未来的应用发展，代云路谦虚地指出，目前，其团队在金属多酚配位生物材料上的研究尚处于起步阶段。“主要精力还是在基础研究以及教学方面。但我认为，金属多酚配位生物材料在未来的应用发展前景还是比较广阔的。希望将来有机会和大家一起合作，把金属多酚配位生物材料应用到临床或者其他方面中去。”

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