研究背景

?癌癥一直是困擾人類的全球性難題，將檢測(cè)探針或藥物等在合適的時(shí)間和精確的空間上靶向遞送至目標(biāo)癌變位置，對(duì)于癌癥的精準(zhǔn)診斷與治療至關(guān)重要。近年來，具有自主運(yùn)動(dòng)性能的微/納馬達(dá)（Micro/Nanomotors）受到研究者們的廣泛關(guān)注，由于微/納馬達(dá)能夠有效地將多種能量（光、聲、磁、電、熱等）轉(zhuǎn)化為自身運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，并且能在微米或納米空間內(nèi)執(zhí)行各種復(fù)雜而精確的任務(wù)，這個(gè)特性在腫瘤診斷和治療領(lǐng)域具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，因此，微/納馬達(dá)為癌癥的診斷與治療帶來了新的發(fā)展契機(jī)。

A Review on?Artificial Micro/Nanomotors for Cancer-Targeted?Delivery, Diagnosis and Therapy

Jiajia Wang, Renfeng Dong*, Huiying Wu, Yuepeng Cai*, Biye Ren*

Nano-Micro Lett.(2020)12:11

https://doi.org/10.1007/s40820-019-0350-5

本文亮點(diǎn)

?1?總結(jié)了微/納馬達(dá)在癌癥靶向遞送、診斷和治療領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。

2?討論了微/納馬達(dá)未來走向臨床應(yīng)用的發(fā)展前景和所面臨的挑戰(zhàn)。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

在這篇綜述里，主要總結(jié)了微/納馬達(dá)在癌癥診斷和治療領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。我們首先介紹了微/納馬達(dá)在癌癥靶向遞送領(lǐng)域的進(jìn)展，例如細(xì)胞內(nèi)藥物遞送，胞內(nèi)干擾RNA遞送等。其次，我們介紹了微/納馬達(dá)在癌癥診斷和治療中的應(yīng)用，包括循環(huán)腫瘤細(xì)胞檢測(cè)、癌癥相關(guān)標(biāo)志物檢測(cè)以及圖像介導(dǎo)的腫瘤光熱治療等。最后，我們對(duì)微/納馬達(dá)在癌癥檢測(cè)和治療中當(dāng)前存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了探討，并展望了微/納馬達(dá)未來在臨床應(yīng)用中的發(fā)展的前景。路漫漫其修遠(yuǎn)兮，微/納馬達(dá)在癌癥診斷和治療領(lǐng)域的臨床應(yīng)用仍然任重道遠(yuǎn)，我們希望這篇綜述能促進(jìn)微/納馬達(dá)在腫瘤檢測(cè)與治療領(lǐng)域的發(fā)展，為戰(zhàn)勝腫瘤提供新的希望。

圖文導(dǎo)讀

I?微/納馬達(dá)輔助胞外靶向遞送

目前，已經(jīng)報(bào)道了多種基于微/納馬達(dá)的胞外靶向遞送系統(tǒng)。如圖1所示，利用微/納馬達(dá)可控的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)來促進(jìn)癌細(xì)胞靶向遞送并進(jìn)一步促進(jìn)藥物釋放效果。

圖1?(a)磁控化學(xué)驅(qū)動(dòng)超順磁性氧化鐵/鉑微米馬達(dá)(PM/Pt)用于靶向遞送抗癌藥物的示意圖;(b)化學(xué)驅(qū)動(dòng)介孔微米馬達(dá)用于抗癌藥物遞送的示意圖;(c)氣泡驅(qū)動(dòng)石墨烯/鉑(GO/Pt)微管馬達(dá)用于靶向遞送抗癌藥物的示意圖。

II?微/納馬達(dá)輔助胞內(nèi)靶向遞送

一些研究報(bào)道了微/納馬達(dá)可以穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)各種治療藥物的有效遞送，如圖2、圖3所示。這些微/納馬達(dá)可以進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)部甚至活體內(nèi)，有效提高遞送效果。

圖2?(a)化學(xué)驅(qū)動(dòng)的組裝有琥珀?；?/span>β-乳球蛋白與過氧化氫酶的金屬有機(jī)框架微米馬達(dá)用于胞內(nèi)藥物遞送;(b)磁控精子驅(qū)動(dòng)馬達(dá)用于藥物遞送的示意圖;(c)超聲驅(qū)動(dòng)微米納米線馬達(dá)用于細(xì)胞內(nèi)干擾RNA的遞送。

圖3 包裹在微膠囊內(nèi)的氣泡驅(qū)動(dòng)微米馬達(dá)在動(dòng)物體內(nèi)借助光聲斷層成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位與靶向遞送。

III?微/納馬達(dá)輔助腫瘤檢測(cè)

一些微/納馬達(dá)被成功用于癌癥診斷的研究（圖4，圖5），包括細(xì)胞，核酸和蛋白標(biāo)志物等的檢測(cè)，為腫瘤精確檢測(cè)提供了潛在的選擇。

圖4 氣泡驅(qū)動(dòng)微米馬達(dá)、超聲驅(qū)動(dòng)微米馬達(dá)在(a，b)腫瘤細(xì)胞分離與檢測(cè)中的應(yīng)用;(c)氣泡驅(qū)動(dòng)微米馬達(dá)在核酸檢測(cè)中的應(yīng)用。

圖?5 超聲驅(qū)動(dòng)微米馬達(dá)在胞內(nèi)核酸檢測(cè)中的應(yīng)用。

IV?微/納馬達(dá)輔助腫瘤細(xì)胞成像

一些具有特殊性質(zhì)的馬達(dá)也被成功用于腫瘤細(xì)胞的成像，如（圖6a）利用螺旋藻表面沉積氧化鐵的磁驅(qū)動(dòng)微米馬達(dá)實(shí)現(xiàn)磁共振成像，（圖6b）借助內(nèi)源性生化反應(yīng)制備新型氣泡驅(qū)動(dòng)微納馬達(dá)用于腫瘤成像與治療。3D打印技術(shù)制備可生物降解螺旋結(jié)構(gòu)的磁驅(qū)動(dòng)微米馬達(dá)用于生物成像（圖7）。

圖6?(a)螺旋藻表面沉積氧化鐵磁驅(qū)動(dòng)微米馬達(dá)用于磁共振成像;(b)借助內(nèi)源性生化反應(yīng)制備新型氣泡驅(qū)動(dòng)微米馬達(dá)用于腫瘤成像與治療。

圖?7?3D打印可生物降解螺旋結(jié)構(gòu)的磁驅(qū)動(dòng)微米馬達(dá)用于生物成像示意圖。

V?微/納馬達(dá)輔助腫瘤光熱治療

具有光熱效應(yīng)的微/納馬達(dá)也被成功用于腫瘤的光熱治療，從而大幅提高治療效果，減少不良副作用（圖?8）。

圖8 (a)近紅外光驅(qū)動(dòng)納米星形馬達(dá)用于腫瘤的光熱治療；(b)化學(xué)驅(qū)動(dòng)的口袋形納米馬達(dá)用于腫瘤的光熱治療。

作者簡(jiǎn)介

王佳佳

華南師范大學(xué)

▍主要研究領(lǐng)域

量子點(diǎn)在生物檢測(cè)中的應(yīng)用；微納馬達(dá)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。

▍主要研究成果

目前共發(fā)表署名論文11篇，其中以第一及通訊作者身份發(fā)表7篇，包括Anal. Chem., Nanoscale Horiz., Nano-Micro Lett., Nanoscale等國(guó)際著名學(xué)術(shù)刊物。

▍Email:?jjwang@m.scnu.edu.cn

董任峰

華南師范大學(xué)

▍主要研究領(lǐng)域

功能微納米結(jié)構(gòu)與材料；自驅(qū)動(dòng)微納米體系。

▍主要研究成果

研究集中在為自驅(qū)動(dòng)微納米體系的發(fā)展提供新機(jī)理、新結(jié)構(gòu)、新方法和新思路。尤其在新型微納馬達(dá)的設(shè)計(jì)制備以及驅(qū)動(dòng)優(yōu)化方面，獲得了一批重要原創(chuàng)性研究成果。目前共發(fā)表署名論文41篇，其中以第一及通訊作者身份發(fā)表26篇，包括 J. Am. Chem. Soc., Acc. Chem. Res., ACS Nano, Nanoscale Horiz.等國(guó)際著名學(xué)術(shù)刊物。目前論文被總被引頻次達(dá)1800余次，其中4篇為ESI高被引論文，H因子為19。

▍Email:?rfdong@m.scnu.edu.cn

蔡躍鵬

華南師范大學(xué)

教授、博導(dǎo)、化學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)

▍主要研究領(lǐng)域

功能配合物化學(xué)及其在儲(chǔ)能及能源轉(zhuǎn)換方面的應(yīng)用，微納米功能材料。

▍主要研究成果

廣東省能量轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)能材料工程技術(shù)研究中心、廣州市能源轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，廣東省高校-企業(yè)聯(lián)合研究生培養(yǎng)示范基地負(fù)責(zé)人，廣東省化學(xué)學(xué)會(huì)理事，廣東省物理學(xué)會(huì) X-射線專業(yè)委員會(huì)委員。2011 年度入選廣東高?！扒О偈こ獭眹?guó)家級(jí)培養(yǎng)對(duì)象。在Acc. Chem. Res., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., ACS nano, Small, Chem.Commun., ACS Appl. Mater. Inter., Nanoscale, Inorg. Chem.等國(guó)際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI論文180多篇，其中影響因子大于5.0的70多篇，H 因子35，高被引論文5篇，到目前為止論文被國(guó)內(nèi)外同行他引超過4200次。獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利22件。近年來，主持國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目5項(xiàng)，其中4項(xiàng)已結(jié)題。主持并已結(jié)題廣東省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目2 項(xiàng)，以及主持廣東省科技計(jì)劃專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目2項(xiàng)等30多項(xiàng)國(guó)家、省部、市廳級(jí)課題。2012 年獲“廣東省自然科學(xué)三等獎(jiǎng)”(第一完成人)。2009年和 2011 年度分別獲得廣東省和全國(guó)大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”賽優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎(jiǎng)。培養(yǎng)畢業(yè)博碩士研究生近40人，其中4人次獲得廣東省優(yōu)秀碩士論文獎(jiǎng)、1人次獲得廣東省優(yōu)秀博士論文獎(jiǎng)。

▍Email:?caiyp@scnu.edu.cn

任碧野

華南理工大學(xué)

▍主要研究領(lǐng)域

高分子可控自組裝，微納米功能材料。

▍主要研究成果

在Acc Chem Res, J Am Chem Soc, ACS Nano, ACS Appl Mater Interfaces, ACS Macro Lett, Macromolecules等國(guó)內(nèi)外主流期刊發(fā)表SCI收錄論文近100篇(其中ESI高被引論文3篇)，SCI他引近2000次。申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利30件(其中獲授權(quán)21件)。獲廣東省、東莞市、江門市等省市級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)4項(xiàng)。

▍Email:?mcbyren@scut.edu.cn

撰稿：原文作者

編輯：《納微快報(bào)》編輯部

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