隨著技術的進步以及人們生活水平的提高，人類的平均壽命在不斷提升。然而不可避免的，DNA等遺傳物質在復制和過程中不斷累積的錯誤導致了的發(fā)生。惡性仍是現階段危害人類生存及健康的重要因素，且缺乏行之的手段。其中，手術是當前應用較廣的針對實體的辦法，除了較高的手術風險，還會造成臨近臟器的功能損害。非手術，如放療或化療，風險相對較低。但輻射引起的炎癥等副作用使許多患者無法忍受。

近期，中國科學院長春應用化學研究所稀土國重室王帆副研究員與同濟大學附屬肺科醫(yī)院楊洋教授合作共同研發(fā)了可直接局部注射的DNA-無機雜化光熱水凝膠材料，為的光熱提供了新的思路。

上轉換納米顆粒的另一種用途

與以往將稀土摻雜熒光上轉換納米顆粒作為熒光探針用于檢測不同，本實驗合成的稀土-金雜化納米材料（UCNP-AuNPs）中，上轉換納米顆粒作為可接收近紅外光的能量中轉站來使用，通過熒光共振能量轉移，將能量傳遞給表面的各向同性超小金納米粒子，后者通過表面等離子體共振將能量以熱能的形式釋放出去。

圖1.可注射用DNA-無機雜化光熱水凝膠（DNA-UCNP-Au）的合成示意圖。

UCNP-Au NPs的紫外吸收峰正好匹配UCNP經808nm激光照射后在可見光區(qū)的發(fā)射峰，二者之間通過非輻射的方式實現能量傳遞，從而的將光能轉換為熱能。

長鏈DNA的新用途

隨后研究者將帶有正電荷的UCNP-AuNPs與經過退火處理帶有負電荷的鮭魚精DNA（smDNA）通過物理纏繞、氫鍵和靜電力作用進行復合，從而得到了可注射稀土-DNA雜化水凝膠（DNA-UCNP-Au hydrogel）。復合后的DNA-UCNP-Au水凝膠相比單純UCNP-AuNPs具有良好的生物相容性，通過增加單位體積光熱納米粒子的濃度，提升了光熱轉換效率（42.67% vs 32.44%）。

圖2. A：DNA-UCNP-Au水凝膠與UCNP-Au NPs的光熱轉換對比； B：DNA-UCNP-Au水凝膠與UCNP-Au NPs分別注入小鼠體內后的熒光對比圖片； C：DNA-UCNP-Au水凝膠與UCNP-Au NPs分別注入小鼠體內后經808nm激光照射后的局部升溫效果。

同時，由于其可注射性，該水凝膠可通過瘤旁注射的方式地加載于周圍，從而將與正常組織隔絕，利用光照產生的高溫及活性氧的殺滅細胞，相較于UCNP-Au NPs組復發(fā)率明顯降低。且可通過調控DNA分子和稀土基納米材料的比例，實現任意時間周期內光熱水凝膠的降解。根據需要延長或縮短周期，避免多次給藥造成耐藥性的產生。

圖3. A：DNA-UCNP-Au水凝膠與UCNP-Au NPs經瘤旁注射后的光熱抗效果對比； B：觀察期末解剖圖； C：相對大小變化； D：部位H&E染色； E：光熱水凝膠機理圖。

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