磁场介导的手性四氧化三钴纳米超粒子消除血栓研究
近日，Angewandte Chemie International Edition在线发表了江南大学国家粮食质量安全生物快速检测技术创新中心胥传来教授团队徐丽广教授的研究成果 “Improved Reactive Oxygen Species Generation by Chiral Co3O4 Supraparticles under Electromagnetic Fields”(Wang et al., Angew. Chemie Int. Ed. 2021, 10.1002/anie.202105675)。江南大学2018级博士生王秀秀和孙茂忠研究员为论文的共同第一作者，徐丽广教授和郝昌龙副研究员为共同通讯作者。
手性无机纳米材料因其具有灵活可调的尺寸、丰富的光学信号和多样的合成策略，已被广泛用于催化、生物传感以及其与生物系统的相互作用等方面。已有研究证明，具有镜像对称光学活性的手性纳米材料会引起不同的生物学效应。因此，选择合适的手性纳米材料进行后续生物学应用至关重要。但是，关于手性材料引发的差异性生物效应，尚处于初步探索阶段，还需要进行更详细的研究。
静脉血栓栓塞的形成和发展导致极高的发病率和死亡率。临床上，血栓形成是各种病理过程中的关键事件。例如，动脉血栓形成与心肌梗塞和中风密切相关，而静脉血栓栓塞症（VTE）是常见的危及生命的并发症，通常会导致生存率降低和巨额的医疗费用。目前，许多药物已被用于靶向血栓，抑制其形成和发展，但是，此过程仍然存在一些缺点（如出血等），这可能会导致一系列不良并发症。此外，这些药物在血液中的半衰期以及在血管内的靶向效率都需要进一步的优化。由此可见，构建一种简单有效并能够降低溶栓治疗的副作用的方法至关重要。
图1 手性纳米超粒子用于静脉血栓治疗的策略
针对前述问题，江南大学食品学院生物界面与生物检测研究所的研究人员合成了一种各向异性因子（g-factor）达到0.02的手性四氧化三钴（Co3O4）纳米超粒子（SPs），并协同电磁场，用于小鼠静脉血栓的治疗。体外溶栓实验结果表明，电磁场条件下，d-Co3O4 SPs的溶栓效率远高于l-Co3O4 SPs。治疗小鼠股静脉血栓的实验结果也证明，电磁场条件下，d-Co3O4 SPs相比于其他实验组，将血栓小鼠的存活率提高至70%以上。进一步的机理研究表明，在电磁场条件下，d-Co3O4 SPs产生活性氧种类（ROS，主要是单线态氧）的能力是l-Co3O4 SPs的1.5倍，所以d-Co3O4 SPs具有更高的溶栓效率。此外，d-Co3O4 SPs的血液半衰期在2小时左右，明显高于目前临床上常用的溶栓药（通常是几分钟）。出血实验也表明，在注射d-Co3O4 SPs之后，没有诱发出血这一副作用。因此，本工作所设计的方案将为血栓治疗提供新的治疗思路，具有改善血栓治疗现状的巨大潜力。
上述研究工作得到了国家自然科学基金（21977038, 51902136, 21874058）的资助。
图2 材料表征：电镜图、圆二色光谱图及磁滞回曲线
图3 电磁场条件下，l-/d-Co3O4 SPs破坏纤维蛋白的结构
图4 电磁场条件下，l-/d-Co3O4 SPs消除血栓凝块的结构
图5 电磁场条件下，l-/d-Co3O4 SPs治疗小鼠静脉血栓
