近期，我校化学与分子科学学院赵俊伟团队与生命科学学院王杰菲团队合作在巨型多金属氧酸盐团簇的制备及其抗胶质瘤活性研究方面取得新进展，相关成果以“A Giant Heterometallic Polyoxometalate Nanocluster for Enhanced Brain-Targeted Glioma Therapy”为题发表在国际化学顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.2024,63, e202319700上。
脑肿瘤存在特殊的血脑屏障(BBB)，阻挡了几乎所有药物入脑。同时现有的药物存在肿瘤靶向性差且药物活性低等问题，使得脑胶质瘤仍缺乏有效的治疗药物。巨型多金属氧酸盐(POMs)团簇具有精确的原子结构、灵活的可调性和丰富的活性位点优势，是一种极具前景的脑靶向胶质瘤纳米药物，但受限于巨大的合成挑战，目前脑靶向POM药物在原位脑肿瘤的治疗尚无研究报道。
针对上述问题，赵俊伟团队与王杰菲团队利用几何构型不受限的Ag+和Ce3+离子与钨氧骨架配位组装，共同设计合成了一种巨型多金属氧酸盐团簇{[Ce10Ag6(DMEA)(H2O)27W22O70][B-α-TeW9O33]9}288-。该团簇具有238个金属中心，尺寸为3.0 nm×6.0 nm，代表目前最大、最长的过渡-稀土异金属共嵌入的POM团簇（图1）。团簇巨大的金属空间位点同时容纳Ag药物中心和发光中心。将该Te-Ag-Ce团簇经球磨后，修饰脑靶向多肽，制备脑靶向纳米药物，显示出优异的抗胶质瘤细胞活性。在活体水平上，该药物可以有效地穿过荷瘤小鼠的血脑屏障并靶向治疗胶质瘤，有效改善小鼠生存周期（图2）。该脑靶向巨型钨氧团簇纳米药物具有脑靶向和高选择性的抗癌活性优点，有效填补了目前缺乏有效抗胶质瘤药物的空白，同时为巨型异金属多金属氧酸盐团簇在其他脑部疾病，如神经退行性帕金森病和阿尔茨海默病的治疗提供了潜在可能。
图1 巨型多金属氧酸盐团簇{[Ce10Ag6(DMEA)(H2O)27W22O70][B-α-TeW9O33]9}288-的结构
图2 a) Ang-Te-Ag-Ce NPs在原位胶质瘤模型中的体内治疗路线示意图。b)肿瘤生长随时间变化的生物发光图像。c)治疗后小鼠大脑切片的H&E染色图像。d)不同组的肿瘤生长曲线。e)不同组的脑切片的TUNEL、CD31、C-Cas3和Ki67染色分析。f)治疗过程中小鼠的体重变化。g)不同组的小鼠的生存时间监测。
我校硕士研究生宋妮子（化学与分子科学学院）、卢梦雅（生命科学学院）和青年教师刘建彩（化学与分子科学学院）为论文的共同第一作者，生命科学学院王杰菲副教授和化学与分子科学学院赵俊伟教授为共同通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金、河南大学生物学双一流学科建设项目、河南省科技研发联合培养基金、河南省高校科技创新人才计划等项目的支持。
近年来，赵俊伟团队一直围绕巨型多金属氧酸盐团簇的合成策略、结构调控和性能开发三方面开展工作，取得了一些创新性研究成果。如提出稀土离子和杂原子协同桥连钨氧片段协同构建金属功能化钨氧团簇的新思想，制备了目前最大的铈氧簇和铋氧簇功能化的钨氧纳米团簇，并首次探究了其低温质子导电性能(Angew. Chem. Int. Ed.2018,57, 8416–8420)；提出了利用配位几何构型受限的有机金属离子与配位几何构型不受限的稀土离子相结合的合成策略，制备了目前最大的有机金属-稀土功能化钨氧纳米团簇，并评价了其抗肿瘤活性(Angew. Chem. Int. Ed.2021,60, 11153–11157)。
王杰菲，副教授，河南省优青、河南大学青年英才，生命科学学院硕士生导师。主要研究方向为生物光学。主持国家自然科学基金青年项目和面上项目、中国博士后创新人才计划、河南省优秀青年基金、河南省科技研发联合培育基金、河南省高校科技创新人才支持计划等项目。在Nature Communications、Advanced Materials、Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano等国际主流期刊上发表SCI论文26篇，授权中国发明专利13项。获得河南省自然科学奖二等奖、河南省科技成果奖一等奖、河南省教育厅优秀科技论文奖一等奖等多个奖项。
赵俊伟，二级教授，省特聘教授，英国皇家化学会会士，化学与分子科学学院博士生导师。研究方向为多金属氧酸盐团簇材料及其光电器件和药物活性等研究，在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等国际知名期刊上发表学术论文180余篇，累计引用9000余次。主持国家自然科学基金5项、河南省杰出青年基金、河南省高校科技创新人才等15项，授权专利12项，获省部级奖励2项。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202319700。
