谷战军课题组

Chemical Engineering Journal:纳米石墨炔水凝胶用于皮肤放射防护-基于物理屏蔽低能X射线和化学清除自由基机制

2021-11-27 19:26浏览数:63 

辐射致皮肤损伤是外照射放射治疗中最常见的疾病之一,如乳腺癌、头颈部肿瘤放射治疗所导致的皮肤病,临床症状表现为红斑、水肿、湿性脱屑、干性脱屑等,这显著降低患者的生活质量。根据对放射线物理性质的研究,放射线中所含有的低能X射线是导致皮肤放射病发生的重要原因之一。详细地说,在放疗过程中,放射线中大量的高能X射线由于其高穿透能力,可以穿过皮肤到达肿瘤部位,因此对皮肤的影响很小。但是,辐射中的低能量X射线穿透能力浅,无法到达肿瘤部位,却被皮肤大量吸收。因而,低能X射线不仅对肿瘤的治疗没有帮助,还会造成严重的皮肤损伤。由此,对有害的低能射线进行物理屏蔽以减少其与皮肤细胞的相互作用可能是一种有效的皮肤放射防护方法。然而,目前存在的商业化皮肤放射防护药物主要采用单一的化学修复途径,即通过清除放射线诱导细胞产生的毒性自由基,但该方法的治疗效果通常有限。因此,为了提高皮肤放射防护效果,我们试图设计一种同时具有物理屏蔽和化学修复双重防护功能的新型药物。

基于此,我们首次设计合成了负载有纳米石墨炔的透明质酸钠水凝胶(Nano-GDY@SH hydrogel)皮肤放射防护外用药。其中,纳米石墨炔能有效清除多种类型自由基,高含水量的水凝胶可以有效屏蔽低能X射线。实验结果表明,Nano-GDY@SH hydrogel能有效降低低能X射线引起的水肿,减轻小鼠皮肤病变,缩短皮肤损伤时间,促进创面愈合,且生物安全性良好。我们的工作不仅提供了一种新的双重防护法来提高皮肤的放射防护效果,还促进了纳米材料在皮肤疾病治疗中的应用。


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相关研究成果发表在Chemical Engineering Journal上,论文第一作者为成都大学的谢佳妮特聘研究员,共同第一作者为中科院高能所博士生赵茂如。中科院高能物理研究所谷战军研究员,赵丽娜研究员和西南民族大学雍媛副教授为该文章的共同通讯作者。


基金资助:

该研究得到了国家基础研究计划(2020YFA0710702, 中国科学院战略重点研究项目(XDB36000000),国家自然科学基金(51822207, 51772292, 52003031,中国科学院青年创新促进会(2013007),中国科学院前沿科学重点研究计划(QYZDJ-SSW-SLH022),中科院-伊朗科学技术联合研究项目(113111KYSB20190067)的支持。


论文信息:

Jiani Xie#, Maoru Zhao#, Chengyan Wang, Shuang Zhu, Wenchao Niu, Yuan Yong*, Lina Zhao*, Zhanjun Gu*. External Use of Nano-graphdiyne Hydrogel for Skin Radioprotection via Both Physically Shielding of Low-energy X-ray and Chemically Scavenging of Broad-spectrum Free Radicals. Chemical Engineering Journal 2022, 430, 132866.