纳米诊疗一体化是当前研究肿瘤个性化治疗的主要研究方向之一。通过对纳米材料的理性设计和合成，将目前临床上诊断和治疗两个分离的过程、功能集成于一个纳米载体，构成了诊疗一体化纳米平台。诊疗一体化纳米平台因其在单个纳米系统内集成多种功能（包括靶向、成像和治疗）的能力而获得广泛认可。它能够实时、精确诊断病情并同步进行治疗，而且在治疗过程中能够监控疗效并随时调整给药方案，有利于达到最佳治疗效果，并减少毒副作用。纳米载体系统由于具有良好的可修饰性和负载活性（或功能）物种能力，非常利于构筑纳米诊疗一体化平台，在精准医学领域具有巨大的应用价值。

　　近日，我校威廉希尔(WilliamHill)（鲁西化工工程学院）薛庆旺教授课题组开发了集成FRET（荧光共振能量转移）成像和化学动力学疗法（CDT）的诊断治疗纳米系统以准确诊断和有效治疗肺部肿瘤，相关研究成果以《3D DNAzyme Motor Nanodevice With Self‐Powered FRET Amplifier and Self‐Supplied H2O2 for Enhancing Human Neutrophil Elastase Profiling and Chemodynamic Therapy in Lung Tumor》(DOI: 10.1002/advs.202406599)为题在线发表于国际顶级学术期刊《Advanced Science》（中科院1区，IF="14.3）。《Advanced" Science》是跨学科的高影响力期刊，专注于材料科学、化学、生物科学和工程领域的创新研究。

　　开发能够在活细胞和体内灵敏成像以及高效化学动力学治疗的一体化纳米系统，对于动态监测人类中性粒细胞弹性蛋白酶 (HNE)和有效治疗肺肿瘤具有相当大的价值。在此，我们设计了一种肽组装的 3D DNAzyme 马达纳米装置，实现自驱动 FRET放大检测HNE和自供给 H2O2增强 CDT。研究团队通过在 ZIF-8 上沉积 Au 纳米颗粒制备纳米器件，其中 ZIF-8 负载溶酶体靶向肽修饰的过氧化铜 （PCP） 和DNA发夹（H1、H2和H3），Au 纳米颗粒被 DNAzyme-peptide （DP）结合物和 H3共标记。

　　在肿瘤微环境中，HNE驱动3D DNAzyme walker，然后通过杂交链式反应HCR和DNAzyme之间的协同交叉激活，实现自驱动指数式FRET放大，提高了 HNE 成像的灵敏度和准确性，该纳米装置成功对活细胞中的外源 HNE和小鼠模型中的HNE进行了灵敏成像和动态监测。此外，该纳米器件增加了 PCP 负载并改善了 Cu（II） 催化的 Fenton反应。PCPs自供给H2O2促进了有毒活性氧 ROS （•OH）生成，降低了谷胱甘肽过氧化物酶 4 （GPX4）表达，增强了溶酶体脂质过氧化LPO 积累和 CDT。更为重要的是，PCP 纳米颗粒通过溶酶体靶向肽靶向肿瘤细胞的溶酶体，减少了溶酶体逃逸，抑制了肿瘤生长。

　　值得注意的是，该纳米装置能够成功筛选潜在得酶抑制剂，并区分正常人和肺癌患者组织中的 HNE 表达水平，这表明该纳米装置有望为准确诊断和治疗肺肿瘤提供有效的工具。

　　该研究成果以我校为第一完成单位，2021级硕士生杜慧琰为第一作者，薛庆旺教授，聊城市第三人民医院许红霞主任以及北京化工大学宋继彬教授为共同通讯作者。我校生物医学与食品分析团队许恩胜博士、徐一涵博士参与了部分研究工作。

　　本工作得到国家自然科学基金项目、山东省自然科学基金项目和山东省高等学校青创人才引育计划等项目的大力支持。

　　全文链接：  https://doi.org/10.1002/advs.202406599