第一作者：丁彬彬
通讯作者：马平安、林君
通讯单位：中科院长春应化所
研究亮点：
1. 超大介孔结构显著提高了光敏剂和抗原的担载效率。
2. 实现了硅基佐剂和近红外光响应的光动力治疗协同增强的免疫治疗。
研究背景
免疫治疗是通过激活机体本身的免疫系统，提高其本征能力对抗肿瘤的一种治疗模式，近年来临床上的巨大成功使免疫治疗受到了极大关注和重视。免疫佐剂作为一种非特异性免疫增生剂，具有抗原传递和免疫增强的作用。因此，设计新型的多功能的免疫佐剂应用于癌症的免疫治疗具有重要意义。
然而现有的免疫佐剂依然存在低的细胞摄取率，较差的细胞相容性、过大的粒子尺寸、单一的功能和较差的治疗效率等问题。
成果简介
有鉴于此，中科院长春应化所林君课题组制备了超大介孔二氧化硅包覆的上转换纳米粒子作为多功能的免疫佐剂，该佐剂显著提高了光敏剂和抗原的担载量。细胞和活体动物实验显示该佐剂表现出良好的光动力和免疫协同治疗的效果。
图1 UCMSs-MC540-TF纳米疫苗的构建及肿瘤的光动力免疫协同治疗的示意图
材料制备、表征及疗效评估
研究人员通过在溶胶-凝胶反应中引入均三甲苯作为扩孔剂，成功合成了尺寸小于100 nm且均一的超大介孔二氧化硅包覆的NaYF4:Yb3+,Er3+上转换纳米粒子。与传统的介孔二氧化硅相比，这种超大介孔的结构极大提高了光敏剂MC540、卵清白蛋白OVA和肿瘤细胞碎片TF的负载效率，分别达到12.28 wt%，37.0 wt%和39.7 wt%。
作者进一步研究担载了光敏剂和抗原后的纳米佐剂在Balb/c小鼠体内的免疫应答反应，结果表明，光动力免疫协同治疗组表现出最强的Th1和Th2免疫应答反应，及最高的CD4+, CD8+、效应记忆T细胞表达。这是因为在980 nm近红外光照射下，佐剂内部的上转换纳米粒子将近红外光转换为可见光，可见光激发光敏剂产生ROS杀死癌细胞。同时产生的细胞碎片同样作为抗原引起小鼠的免疫应答反应。
另一方面，和纯的抗原相比，硅基佐剂担载的抗原更容易进入细胞，从而实现了光动力和硅基佐剂协同增强的免疫反应。进一步的体内抑瘤结果表明，和单一的光动力治疗和免疫治疗组相比，光动力免疫协同治疗能显著抑制肿瘤生长,延长小鼠存活周期。
图2 超大介孔二氧化硅包覆的NaYF4:Yb3+,Er3+上转换纳米粒子的合成示意图及表征
图3 材料的基本表征，体外ROS检测及药物释放
图4 细胞内ROS检测及MTT分析
图5 免疫因子的测定
图6 CD4+和CD8+T细胞的测定
图7 体内抗肿瘤治疗
小结
作者成功制备了一种多功能的免疫佐剂大孔介孔硅包覆的上转换纳米粒子，并应用于肿瘤的光动力免疫协同治疗。这种多功能的硅基佐剂的构建对开发先进纳米疫苗传递体系具有极大的启示意义。
参考文献：
DingB, Shao S, Yu C, et al. Large-Pore Mesoporous Silica Coated UpconversionNanoparticles as Multifunctional Immunoadjuvants with Ultrahigh Photosensitizerand Antigen Loading Efficiency for Improved Cancer Photodynamic-Immunotherapy[J].Advanced Materials, 2018.
DOI:10.1002/adma.201802479
https://doi.org/10.1002/adma.201802479
作者简介：
马平安副研究员
马平安，中国科学院长春应用化学研究所副研究员。2005年毕业于东北师范大学生物技术专业，获学士学位，2010年毕业于东北师范大学生物化学与分子生物学专业，获博士学位。同年加入长春应化所稀土资源利用国家重点实验室林君研究员课题组任助理研究员，2013年1月至今任副研究员，2016年7月起，任稀土资源利用国家重点实验室学术秘书。
主持国家自然科学基金面上/青年基金、吉林省自然科学基金、吉林省优秀青年人才基金等项目。主要研究方向为稀土纳米发光材料及生物医学应用。近年来，以第一作者/通讯作者在J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., NanoLett., Adv. Funct. Mater., Biomaterials, Mater. Today等杂志发表论文25篇，累计他引2600余次，单篇最高引用280余次；3篇入选ESI高被引论文。获得吉林省科技进步一等奖/二等奖各1项和自然科学学术成果一等奖2项。2017年入选中国科学院青年创新促进会。
林君研究员
林君，中国科学院长春应用化学研究所研究员，博士生导师，国家杰出青年基金获得者，英国皇家化学会会士，科技部重点领域创新团队负责人，中国稀土学会理事，中国稀土学会发光专业委员会主任，Scientific Reports、中国稀土学报（中英文版）和发光学报编委。2002年获得国家杰出青年科学基金；2004年获得国务院政府特殊津贴；2007年入选“新世纪百千万人才工程国家级人选”；2017年入选”万人计划科技创新领军人才”。
自2000年以来一直从事纳-微米结构发光材料的控制合成、形态结构和性能调控及其在显示照明及生物医学领域的应用基础研究。在各种稀土发光材料的形貌控制技术、发光薄膜及其图案化技术、特色FED发光材料、多功能稀土上转换发光材料在生物成像和药物控制传递与释放等方面做出了具有原始创新和国际影响的研究工作。
曾经/正在承担科技部973项目子课题、国家自然科学基金杰出青年基金项目、重点项目以及若干面上项目和国际合作项目。 2009年和2014年分别获吉林省科技进步一等奖和吉林省自然科学一等奖。2014-2017连续四次入选“汤森路透全球材料领域高被引科学家”名录。至今已在国内外核心期刊如Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Mater. Today、 J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Nano Lett.、 Chem. Mater.等上面发表学术论文600余篇，截止目前这些论文共被他人引用35000余次(H指数99)；获授权中国发明专利8项。
