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近日，西安市红会医院消化内科韩霜主任团队与西安交通大学生命学院徐峰院长团队合作课题发表在国际四大知名期刊之一的美国国家科学院院刊（PNAS）上。

研究成果以“细胞外基质的物理特性调控纳米粒子在肿瘤微环境中的扩散”（Extracellular Matrix Physical Properties Govern the Diffusion of Nanoparticles in Tumor Microenvironment）为题，在PNAS上在线发表。主要研究内容如下：纳米技术广泛应用于信息产业、环境产业、能源环保、生物医药等领域，其中以纳米材料为载体的纳米粒子（NPs）在癌症诊疗领域具有重大应用前景。NPs在体内经历了复杂的运输过程进入靶细胞，而肿瘤微环境（TME）给NPs的转运带来各种障碍。其中细胞外基质（ECM）成分导致了NPs运输的直接立体障碍。尽管已经开发了各种方法（如调节NP的大小、形状、表面电荷、硬度或肿瘤微环境）来提高 NPs的扩散，但其效率仍不尽如人意。肿瘤ECM物理特性对NPs扩散的影响的潜在机制仍未得到探索。物理和力学性质和行为的变化与肿瘤的类型、发展阶段及恶性程度等密切相关，进一步加剧了肿瘤ECM对纳米粒子扩散的阻碍作用，成为限制纳米医药发展的关键瓶颈。因此，从力学角度研究纳米粒子在肿瘤ECM中扩散行为，阐明ECM的物理和力学性质对纳米粒子扩散的影响机制，对提高癌症诊疗中纳米粒子的输运效率具有重要科学意义。

此研究中，描述了临床胃肿瘤样本的物理特性，并观察到NPs在脱细胞的肿瘤组织中的有限分布。还通过单颗粒追踪进行了分子动力学模拟和体外水凝胶实验，以研究NPs的扩散机制，并了解肿瘤ECM物理特性对NPs扩散的单独和集体的影响。此外，通过对数据的综合分析，建立了一个带有NP扩散效率评价分数的估计矩阵模型。因此，除了发现具有排列结构的松软ECM有助于高效扩散外，现在有了一个系统的模型，可以根据ECM的物理特征预测NP的扩散效率，为肿瘤的个性化诊断和治疗提供重要指导。运用这些研究，通过提前预测纳米药物的输送来确定个性化医疗的可行性。为此，团队开发了一个评价矩阵，通过根据ECM条件提供扩散分数，从运输角度估计和预测药物效果。该评价矩阵将帮助研究人员或临床医生通过确定肿瘤ECM的物理外观对药物效率做出早期判断。通过评价矩阵是在一系列固定参数的基础上得到的，灵活选择每个因素的权重系数使其有可能被应用于不同的肿瘤进展和类型。期待团队的评价模型在指导肿瘤ECM的定量表征和治疗策略方面有广泛的临床应用前景。

临床肿瘤组织ECM的物理特征变化及其对纳米粒子扩散的影响规律

此课题充分利用交大多学科交叉和理工医学融合的优势，为胃癌的基础研究打开新的思路。文章通讯作者为西安交通大学生命学院徐峰教授，西安交通大学附属红会医院韩霜教授，西安交通大学第二附属医院刘娜教授为共同通讯作者。第一作者为西安交通大学生命学院何晓聪副教授，博士生杨媛媛和南京航空航天大学韩玉龙教授为共同第一作者。该工作得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划等项目的资助。

原文链接：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2209260120

关键词： 西安交通大学 物理特性 红会医院