作者丨李晨
材料設計理念 華中農大供圖
近日，華中農業大學理學院教授陳浩、汪聖堯領銜的“先進材料與綠色催化”科研團隊與國家奈米科學中心教授王浩團隊合作，針對“癌症之王”胰腺癌設計了一種多肽—半導體雜化生物訊號處理器(BSP)，用於胰腺腫瘤光聲成像和線粒體靶向聲動力治療。相關研究成果線上發表於Nano Today。
在癌症治療中，透過半導體奈米材料將輻射或非輻射波的能量轉化為活性氧物種（ROS）從而誘導腫瘤細胞凋亡是一種有效的方法。胰腺癌細胞的氧化還原狀態及其對ROS的敏感度通常與正常細胞不同。由於代謝和訊號異常，胰腺癌細胞中氧化狀態遠高於正常細胞。線粒體作為腫瘤細胞ROS氧化應激並維持氧化還原平衡的關鍵，被認為是胰腺癌細胞的致命弱點。因此，有針對性地破壞腫瘤線粒體打破癌細胞氧化還原平衡，已被證明是癌症治療的有效策略。
半導體材料作為現代資訊社會的基礎材料，是各種光、聲、電訊號的優良接收器和轉換器。在該研究中，設計合成的多肽—半導體雜化的生物訊號處理器(BSP)由富含氧空位的氯氧鉍半導體奈米片（OV-Bi NSs）和兩種靶向肽(PTP和CRK)雜化而成，其中PTP多肽能特異性識別胰腺癌細胞(panc-1)表面的凝集素-1；而CRK肽是線粒體蛋白p32的靶向肽促進BSP與線粒體緊密結合。
由於富含氧空位，BSP具有良好的近紅外吸收及優良的光聲成像能力，而BSP表面靶向多肽賦予了BSP識別病理環境特殊蛋白訊號的能力。因此，BSP同時具備了蛋白訊號識別能力、光聲訊號反饋能力及活性氧訊號輸出能力，是一種能完成生物訊號識別和物理訊號轉換的訊號處理器。
透過進一步的體外和體內實驗研究表明，BSP奈米訊號處理器集多肽分子的蛋白訊號識別能力和半導體材料的物理訊號轉換能力為一體，能夠準確的識別胰腺癌蛋白訊號，靶向胰腺癌細胞線粒體，從而有效實現對胰腺癌的光聲成像和聲動力治療，為胰腺癌診療智慧器件的開發提供了新的思路。
