近期，杭州师大谢恬教授团队与哈佛大学陶伟教授团队、中科院宁波材料所吴爱国教授团队合作，在化学顶级期刊Advanced Materials（IF30.849）发表“Arsenene Nanodots with Selective Killing Effects and their Low-Dose Combination with ß-Elemene for Cancer Therapy（砷烯纳米点-肿瘤细胞选择性杀伤及其与榄香烯的低剂量联合药用）”一文，从化学材料学和生物医学角度出发，提出利用单质砷烯作为新型砷类纳米药物对实体肿瘤进行高效治疗，拓展对砷类药物的认知和转化医学应用。
基于团队近期针对砷等元素的药物应用归纳（Chem. Soc. Rev., 2021, 50, 2260-2279）、前期对单元素二维材料在生物应用领域的总结（Chem. Soc. Rev., 2019, 48, 2891-2912）以及砷族元素在生物医学应用领域的系统性工作（Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2020, 117(46): 28667-28677；Nat. Commun., 2020, 11(1): 2778；Nano Letters, 2020, 20(5): 3943-3955；Matter, 2020, 2(2): 297-322；Chem. Soc. Rev., 2019, 48(11): 2891-2912；Adv. Mater., 2018, 30(38): 1802061；Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56(39): 11896-11900；Adv. Mater., 2017, 29(1): 1603276；etc.），本文报道了砷烯具有（1）高生物安全性（高纯度单质砷固有毒性低），可从根本解决传统砷类药物固有高毒性的弊端；（2）肿瘤微环境激活的特异性及选择性的实体肿瘤化疗治疗效果（高纯度单质砷毒性低，但可被肿瘤微环境中过表达的H2O2等氧化为高毒性氧化态）；（3）近红外光响应的肿瘤光热性能，将其从单一化疗药推向纳米光子药物；（4）与榄香烯（提取自中药的化学成分明确的抗癌新药，杭州师范大学谢恬教授团队为该药物的研发者）联合可实现低剂量给药下的协调增效杀伤肿瘤效果。
有机砷类小分子或无机砷类药物造福了全球无数的血液肿瘤患者，但将其用于实体肿瘤治疗的临床转化却成效甚微。全世界范围内的多起临床I/II试验表明，砷类药物对于乳腺癌、肝癌、结肠癌等10余种实体肿瘤并未展现出可观的疗效。其原因主要为砷类药物在血液循环时间短、易与蛋白质等结合造成毒性、肿瘤累积量低等，而加大其用量又会引起严重的毒副反应。作为一种新近报道的二维（2D）材料，砷烯由单元素砷（As0）组成，其毒性比传统砷类药物低，但对血液肿瘤细胞具有相似的优异治疗效果。考虑到实体肿瘤相对于正常组织具有较高的内源性H2O2，砷烯有望在肿瘤组织累积后可被选择性氧化为高毒性的氧化态，从而在实现肿瘤激活的特异性治疗的同时，降低全身毒性。此外，砷烯是一种具有间接带隙的半导体，其理论上具有近红外光响应的光热性能。因此，砷烯氧化程度越高，其对正常组织毒性越大，对肿瘤特异选择性越低，同时光热转换效率也越低。目前基于隔绝空气等复杂操作的砷烯液相超声剥离制备，所得到的砷烯尺寸大，不适用于生物应用，且过程仍易导致氧化。因此，为了增加砷烯用于产业化的可能性，需要探究在大气环境中制备高纯度砷烯的新方法，且砷烯的实体肿瘤治疗评测及生物安全性仍鲜有报道。
杭州师范大学药学院为该文章第一单位，谢恬教授、陶伟教授及吴爱国教授为共同通讯作者。鉴于AsNDs@PEG对实体肿瘤以及转移瘤的治疗效果，以及自身的长期生物安全性，该工作从根本上解决了砷类药物在实体瘤治疗中效果差、毒副作用大等关键瓶颈问题。因此，本研究不仅提供和验证了新型砷药物在实体肿瘤治疗中的可行性，而且阐明了其治疗机制，为以砷烯为代表的新型砷类药物的临床转化应用提供了基础。
论文信息：
Liu C#, Sun S#, Feng Q#, Wu G, Wu Y, Kong N, Yu Z, Yao J, Zhang X, Chen W, Tang Z, Xiao Y, Huang X, Lv A, Yao C, Cheng H, Wu A*, Xie T*, Tao W*. Arsenene Nanodots with Selective Killing Effects and their Low-Dose Combination with ß-Elemene for Cancer Therapy. Advanced Materials 2021, 2102054.
https://doi.org/10.1002/adma.202102054
谢恬教授团队简介
谢恬，1990年获医学博士、二级教授、博导、药学国家一流本科专业负责人。国务院特殊津贴专家、浙江省特级专家、浙江省有突出贡献中青年专家、浙江省“151”人才导师、杭州市“131”第一层次优秀人才。现任杭州师范大学药学院院长、整合肿瘤学研究院院长、中西医整合肿瘤防治中心主任、浙江省榄香烯类抗癌药物研究重点实验室主任、浙江省中药资源开发与利用工程技术中心主任、浙八味等浙产中药材综合利用开发浙江省2011协同创新中心主任。
谢恬教授以第一完成人获国家科技进步二等奖2项（2019、2012）、教育部高校优秀科研成果一等奖2项（2018、2008）、中国中西医结合学会科技一等奖（2009）、中国优秀发明专利奖（2013）、吴阶平医药创新奖（2014）、何梁何利科学技术创新奖（2016）、杭州市科技创新特别贡献奖（2017）、中国发明专利金奖（2020）。
谢恬教授从事中西结合肿瘤学、中药天然药物研发、脂质体纳米制剂、绿色化学及健康管理等医教研与转化近四十年，承担国家自然科学基金重点项目、国家重大新药创制重大科技专项、国家中药现代化专项以及省市级科研项目二十多项。创新提出中西医结合“分子配伍理论”和“祛邪扶正”治疗癌症及研发抗癌新药，带领团队研发成功我国具有自主知识产权的榄香烯脂质体靶向纳米制剂系列抗癌新药（榄香烯乳状注射液、榄香烯口服乳等），榄香烯脂质体系全球首个上市的脂质体纳米制剂，临床研究及循证医学评价对肺癌、肝癌、脑癌、食道癌、胃癌、肠癌、骨转移癌及癌性胸腹水等安全有效；创建了全球最早的脂质体纳米制剂绿色生产线，为倍半萜烯类化合物治疗癌症做出了重要贡献；发明了降膜式分子蒸馏精制技术，以及酶法绿色生物技术等用于中药天然药物绿色制造，解决传统方法生产中药天然药物活性成分高能耗、高污染、品质不佳、纯度不高等难题。还率先创建了濒危珍稀中药铁皮石斛、霍山石斛人工繁育技术及生态栽培体系，为解决濒危珍稀中药资源枯竭，中医临床无药可用的难题创出了一条新路，使中医药及中西医结合可持续发展。上述科研成果转化近三年新增销售额100多亿元，科技创新带动2万多户山区农民及少数民族种植温郁金、铁皮石斛、霍山石斛、万寿菊等脱贫致富。
谢恬教授师德高尚、立德树人、为人师表，培养硕博研究生100多位、包括4位国家优青；获授权中国、欧美发明专利40余项，研发新药十多个；在Angewandte Chemie，Chem. Soc. Rev.,Sci Transl Med,Cell Matter,Signal Transduct Target Ther,ACS Nano, Cancer Lett,Chin Sci Bull等著名期刊发表学术论文150多篇，撰写出版专著和教材16部。