تاريخ الاستلام: 29 يوليو 2023؛ تاريخ المراجعة: 30 أكتوبر 2023؛ تاريخ القبول: 24 نوفمبر 2023
الاستشهاد: ج.ل. جيانغ، ش.ي. كوي، ي.ش. هوانغ، وآخرون. التقدم والآفاق في النانو-أونكولوجيا المتكاملة. النانو للطب الحيوي والهندسة، 2024، 16(2): 152-187.
http://doi.org/10.26599/NBE.2024.9290060

الكلمات المفتاحية: النانو-أونكولوجيا المتكاملة؛ المواد النانوية؛ المجسات النانوية؛ التصوير الجزيئي؛ نظام توصيل الأدوية النانوية؛ التشخيص النانوي؛ العلاج المستهدف

تشير الطب التكاملي، المعروف باسم الطب التكاملي الشامل (HIM)، إلى التكامل العضوي لأحدث المعرفة النظرية في كل مجال من مجالات الطب وأفضل الخبرات العملية في كل تخصص سريري من منظور الكائن البشري ككل، وإجراء
تصحيحات وتعديلات وفقًا للواقع الاجتماعي والبيئي والنفسي لجعله نظامًا طبيًا جديدًا يتماشى بشكل أفضل مع صحة الإنسان وعلاج الأمراض [1]. في العقد الماضي أو نحو ذلك، مع التطور السريع لتكنولوجيا النانو والتكامل العميق بين البحث الأساسي والبحث السريري في تكنولوجيا النانو والأونكولوجيا، ظهر فرع جديد،
وهو النانو-أونكولوجيا المتكاملة. النانو-أونكولوجيا المتكاملة، التي تشكلت من خلال دمج تكنولوجيا النانو والأونكولوجيا، هي مجال ناشئ ومهم في تقنيات النانو الحيوية، والذي يلعب دورًا لا يمكن الاستغناء عنه في تشخيص الأورام وعلاجها وتوقعها ومراقبتها والوقاية منها، وأصبح جبهة جديدة بين التخصصات وأحد المجالات الأساسية ذات الأولوية في تطوير العلوم والتكنولوجيا المتقدمة في مختلف البلدان في الوقت الحاضر. النانو-أونكولوجيا المتكاملة هي تخصص شامل بالكامل، يبدأ من الكائن البشري ككل ويستفيد بشكل كامل من المزايا الفريدة لتكنولوجيا النانو لحل سلسلة من التحديات والمشكلات العلمية الرئيسية التي تواجهها في عملية الوقاية من الأورام السريرية والتشخيص المبكر والعلاج، وإجراء البحث الأساسي والسريري، وتعزيز الترجمة السريرية لنتائج البحث؛ يشمل نطاق بحثها جميع جوانب الأونكولوجيا، بما في ذلك التحذير المبكر من الأورام، والفحص المبكر، يشمل نطاق بحثها جميع جوانب الأونكولوجيا، بما في ذلك التحذير المبكر من الأورام، والفحص المبكر، والمجسات النانوية متعددة الوظائف والتشخيص والعلاج، ونظام توصيل الأدوية النانوية، وأدوية علاج الأورام النانوية، والعلاج الفيزيائي القائم على النانو، والعلاج المناعي النانوي، والروبوتات العلاجية النانوية، وما إلى ذلك، مما يحدث تغييرات ثورية في علاج الأورام وتشخيصها [2].

مع ظهور مواد نانوية جديدة باستمرار والتطور السريع لتقنيات معالجة السطح عالية التوافق الحيوي، كيف يمكن تطبيق تأثير حجم النانو، وتأثير سطح النانو، وتأثير الكم، والخصائص الصوتية والبصرية والكهربائية والحرارية والمغناطيسية الفريدة للهياكل النانوية لتحسين حساسية واختيارية الكشف عن علامات الأورام، وتصميم مجسات نانوية متعلقة بالأورام ذات توافق حيوي جيد وحل المشكلات النظرية للتصوير داخل الجسم في تحديد المواقع. تصميم وتوليف منضبط للأدوية النانوية وحوامل توصيل الأدوية النانوية وتطوير تقنيات علاجية نانوية جديدة، وكيف يمكن أن تلعب تكنولوجيا النانو دورًا رئيسيًا في أبحاث الأورام هي الأسئلة الأكثر تحديًا التي تطرحها علوم الحياة على تكنولوجيا النانو في الوقت الحاضر، واحتياج وطني رئيسي يواجه تطوير تكنولوجيا النانو. يقدم هذا الفصل مراجعة ملخصة للتقدم الرئيسي الذي تم تحقيقه في النانو-أونكولوجيا المتكاملة في السنوات الخمس الماضية، ويناقش المصطلحات والمفاهيم والاتجاهات التطويرية، والتحديات الموجودة، بهدف تعزيز
تطبيق تكنولوجيا النانو في الأونكولوجيا المتكاملة وحل المشكلات العلمية والقضايا التقنية الرئيسية في البحث الأساسي والسريري في الأونكولوجيا.

في السنوات الخمس الماضية، حققت النانو-أونكولوجيا المتكاملة تقدمًا كبيرًا في التحضير المنضبط للمواد النانوية، والكشف الفائق الحساسية عن علامات الأورام، والمجسات النانوية متعددة الوظائف وتقنيات التشخيص والعلاج المتكاملة، والطب النانوي المبتكر وحوامل التوصيل النانوية، وتكنولوجيا النانو للحمض النووي، وتكنولوجيا النانو للحمض النووي الريبي، وتكنولوجيا التجميع الذاتي للنانو، وأجهزة الاستشعار النانوية، والروبوتات النانوية الذكية، وآلات العلاج النانوية، وقد دخل بعضها مرحلة التجارب السريرية/التطبيق، ولكن لا تزال هناك مشكلات علمية أساسية تتعلق بالسمية المحتملة، والآثار الجانبية، ومسارات الأيض، وقابلية التحلل البيولوجي للمواد النانوية، وتكنولوجيا الكشف النانوية الجديدة القائمة على تأثيرات النانو، وحوامل العلاج المناعي النانوية عالية الكفاءة، والمجسات النانوية المتكاملة للتشخيص والعلاج، والروبوتات النانوية المتكاملة للتشخيص والعلاج، وتصميم وتقييم الفعالية والسلامة للأدوية النانوية، والآثار الجانبية السامة للأدوية النانوية. تجنب أو تقليل الآثار السامة للأدوية النانوية هي اتجاهات بحث مهمة في هذا المجال. فيما يلي مراجعة لهذه التقدمات.

حتى الآن، هناك ثمانية أنواع رئيسية من الجسيمات النانوية المستخدمة في علاج الأورام، بما في ذلك الجسيمات النانوية المغناطيسية، والجسيمات النانوية الذهبية، والجسيمات النانوية من النقاط الكمومية، والجسيمات النانوية الكربونية، والجسيمات النانوية السيليكونية، والجسيمات النانوية من الليبوزوم، والجسيمات النانوية من الألبومين، والجسيمات النانوية من التحويل العلوي.

الجسيمات النانوية المغناطيسية الشائعة هي بشكل رئيسي أكاسيد الحديد والكوبالت، والجسيم النانوي المغناطيسي النموذجي هو يستخدم كنواة مغناطيسية، ثم يتم إجراء تعديلات وظيفية ذات صلة على سطحه، والتي يمكن استخدامها لاستخراج وفصل وتنقية الأحماض النووية، ويمكن استخدامها كأجهزة تصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) أو تحمل الأدوية العلاجية لتشخيص وعلاج الأورام. الجسيمات النانوية المغناطيسية هي الأكثر استخدامًا
الجسيمات النانوية، وقد تمت الموافقة على عوامل التباين MRI المعتمدة على الجسيمات النانوية المغناطيسية من قبل FDA واستخدمت في التطبيقات السريرية لسنوات عديدة [3، 4].

تظهر الأبحاث أن: المواد الذهبية على النانو يمكن أن تقتل خلايا الورم بشكل فعال في جسم الإنسان. في الوقت الحالي، يمكن التحكم في جزيئات الذهب النانوية بأشكال مختلفة مثل الكرات الذهبية النانوية، القضبان الذهبية النانوية، المنشورات الذهبية النانوية، الكتل الذهبية النانوية، وغيرها، وقد تم استخدامها في تشخيص وعلاج الأورام.

تعتبر مواد النقاط الكمومية (QDs) نانوية الحجم في جميع الأبعاد الثلاثة. مع مزايا الخصائص الضوئية الكيميائية المستقرة، وعمر الفلورة الطويل، وطيف الإثارة الواسع وطيف الانبعاث الضيق، والتوافق الحيوي الجيد، تم دراسة النقاط الكمومية بشكل أكثر منهجية في الكشف عن علامات الأورام، والتتبع الديناميكي لخلايا الورم، والتصوير الحيوي. ومع ذلك، يجب معالجة قضايا السلامة في التطبيق داخل الجسم للنقاط الكمومية.

تشمل المواد النانوية الكربونية الأنواع التالية: أنابيب الكربون النانوية، ألياف الكربون النانوية، كريات الكربون النانوية، نقاط الكربون النانوية، الجرافين وأكسيد الجرافين. لقد تم دراسة هذه المواد الكربونية بشكل أكثر منهجية في أجهزة استشعار الكشف النانوية، وأنظمة توصيل الأدوية النانوية، وما إلى ذلك. ومع ذلك، لا يزال يتعين التحقيق بشكل أكبر في استقلابها وتدهورها داخل الجسم، مما يحد من تطبيقاتها داخل الجسم.

يمتلك توافق حيوي جيد ومساحة سطحية محددة كبيرة، وقد تم دراسته بشكل أكثر منهجية في توصيل الأدوية إلى الأورام، خاصة أن السيليكون المسامي قد تم استخدامه في توصيل الأدوية، والتصوير والعلاج. تم استخدامه أيضًا لتعديل سطح المواد النانوية والربط مع جزيئات استهداف أخرى [10،11].

التجمع الذاتي للجزيئات النانوية وحويصلات الدهون في محلول مائي لتشكيل تجمعات جديدة، أي الجزيئات النانوية الحويصلية. تجمع الجزيئات النانوية الحويصلية بين مزايا الحويصلات الدهنية والجزيئات النانوية، والتي يمكن استخدامها كحامل للأدوية ل
تحقيق علاج خلايا الورم في الجسم الحي من خلال الجمع مع بعض الأدوية المضادة للورم على سطحها. تعتبر صيغة الليبوسوم الشكل الدوائي الأكثر استخدامًا.

أكثر الألبومين نجاحًا كحاملات للأدوية هما ألبومين باكليتاكسيل وألبومين أدرياميسين، اللذان تم الموافقة عليهما من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية ويستخدمان على نطاق واسع في العيادات. استنادًا إلى الألبومين، تم تطوير سلسلة من النانودواء، وقد دخل بعضها مرحلة التجارب السريرية.

المواد النانوية المحسّنة بالمعادن النادرة هي نوع من المواد التي تنتج ظاهرة اللمعان المعاكس ستوك تحت تحفيز الضوء تحت الأحمر وقريب من تحت الأحمر (عادة 980 أو 808 نانومتر)، ونطاق تردد انبعاثها هو نطاق الضوء المرئي. بسبب قمم انبعاثها الضيقة، وثبات اللمعان، وعمر الفلورية النسبي الطويل، والانزياحات الكبيرة في المعاكس ستوك، حظيت المواد النانوية المحسّنة بالمعادن النادرة باهتمام واسع في مجال علاج الأورام. عادةً ما تتكون المواد اللمعانية المحسّنة من ثلاثة أجزاء: المنشط، والمستشعر، ومواد الركيزة. يُستخدم المنشط لتحفيز الجسيمات اللمعانية في عملية اللمعان المحسّن. لتجنب التداخل في اللولبية، يتم عادةً إضافة المنشطات بجرعات صغيرة. )، أكثر المنشطات استخدامًا هي الإربيوم (قمم الانبعاثات: ) ، هولميوم (قمم الانبعاث: 539 و 650 نانومتر) وثوليوم (قمم الانبعاث: منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة بالقرب من 800 نانومتر). المحسس مسؤول عن نقل الطاقة من المنشط لتحقيق كفاءة اللمعان. هو المحسس الأكثر استخدامًا، وضوء الإثارة المقابل له هو ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة بطول موجي 980 نانومتر، وعادة ما يتم تشبيعه بحوالي ، وتعتبر المواد المصفوفة الأخرى مثل النانكرستالات الأكثر استخدامًا، وبشكل عام، فإن المواد المصفوفة ذات الطور السداسي أكثر ملاءمة من المواد المصفوفة ذات الطور المكعب من حيث كفاءة الإضاءة [16، 17].

علامات الأورام (TM) هي مواد تتغير بشكل غير طبيعي خلال حدوث وتكاثر الأورام الخبيثة بسبب تعبير الجينات المرتبطة بخلايا الورم أو استجابة الجسم.
إلى الورم. تم العثور على علامات الورم لأكثر من 100 عام. منذ الستينيات، تم استخدامها على نطاق واسع في العيادات ولعبت دورًا مهمًا في تشخيص وعلاج الأورام. مع تطور التكنولوجيا الحيوية، تم اكتشاف مجموعة متنوعة من العلامات الجديدة بزيادة في الخصوصية والحساسية، بما في ذلك الجينات المسرطنة، جينات كابحة الورم ومنتجاتها، الحمض النووي للورم، السيتوكينات ومستقبلاتها، الميكرو RNA للورم وخلايا الجذع الورمية، وغيرها. كما أصبح التشخيص المشترك لعلامات الورم موضوعًا ساخنًا للاهتمام. لقد حسّن التشخيص المشترك لعدة علامات لأورام مختلفة بشكل كبير من حساسية اكتشاف الورم.

في السنوات الخمس الماضية، تم إحراز عدد من التقدمات المهمة في مجال الكشف النانوي. تشمل هذه التقدمات الكشف عن مواقع SNP لجين واحد، تسلسل النانوثقب، الكشف عن علامات التنفس الدقيقة وعلامات اللعاب بناءً على شريحة SERS، الكشف عن microRNA واحد بناءً على تأثير SPR للجسيمات النانوية، تقنية الكشف بالشريحة الكروماتوغرافية المعتمدة على تمييز الجسيمات النانوية المغناطيسية أو النقاط الكمومية، تقنية الكشف متعددة المؤشرات لشرائح الميكروفلويديك المعتمدة على تأثير المقاومة المغناطيسية العملاقة، وتأثير المقاومة المغناطيسية، وتأثير المقاومة المغناطيسية النفقية، وتقنية الشريحة الميكروفلويدية الكمية لالتقاط خلايا السرطان الدائرة بالاقتران مع تقنية فصل الجسيمات النانوية المغناطيسية، والاستشعار الكهروكيميائي للكشف فائق الحساسية عن ctDNA على أساس
أقطاب كهربائية معدلة بجزيئات نانوية، تقنية شريحة ميكروفلويدية لفصل الإكسوزومات واكتشاف العلامات، تقنية اكتشاف شريحة PCR الرقمية، تقنية اكتشاف PCR الكمية المعتمدة على بيوصائد جزيئات نانوية، تقنية الشريحة المدمجة مع وسم الجزيئات النانوية، وخاصة سلسلة تقنيات الاكتشاف المعتمدة على النمذجة المدمجة مع خوارزميات الذكاء الاصطناعي، قد حسنت بشكل كبير من حساسية ودقة الاكتشاف، وقد دخلت بعض هذه التقنيات في التطبيق السريري. التقدم الرئيسي هو كما يلي:

كشف تعدد الأشكال النوكليوتيدية المفردة (SNP) هو مجال بحث ساخن وصعب في استشعار الحمض النووي. باستخدام الطبيعة القابلة للتوجيه على النانو لمكونات الحمض النووي، تم اقتراح نموذج جديد لتكبير SNP من خلال وضع علامات على مواقع SNP باستخدام مجسات نانوية من الحمض النووي لتحقيق هدف القراءة المباشرة لمعلومات SNP بواسطة المجهر الذري (AFM) على مستوى الجزيء الفردي (الشكل 1) [18]. يسمح تصميم المجسات المستندة إلى هياكل الحمض النووي النانوي بألف خيار، متغلبًا على عيب وجود أنواع أقل من المجسات الجزيئية الفلورية للاختيار من بينها في تقنيات القراءة المباشرة لـ SNP. دقة AFM هي 0.3 نانومتر مقارنة بـ حل السوبر-

ميكروسكوبية الفلورية ذات الدقة العالية، التي تسمح بالحصول على مزيد من المعلومات للتصوير على مستوى الجزيء الفردي. نظرًا لأن الصور التي تم الحصول عليها بواسطة AFM تحتوي على مقاييس دقيقة للغاية، يمكن قياس مواقع SNPs المجاورة بدقة، مما يؤدي إلى معلومات دقيقة حول مواقع SNP. الطريقة بسيطة وتوفر الوقت وغير مكلفة، ومن المتوقع استخدامها في الكشف عن المجموعات عالية المخاطر، وتحديد الجينات المرتبطة بالأمراض، وتصميم واختبار الأدوية، والبحث الأساسي في علم الأحياء.

(أ) شريحة SERS لاكتشاف علامات اللعاب

تم فحص اثني عشر مركبًا عضويًا متطايرًا (VOC) من لعاب المرضى ويمكن استخدامها للكشف المبكر عن سرطان المعدة. تم تحضير طبقة أحادية من أكسيد الجرافين، تلتها عملية تخليق في الموقع لجزيئات الذهب النانوية لتحضير أكسيد الجرافين بجزيئات الذهب النانوية. NS)، الذي تم لفه في هيكل أنبوبي تحت تأثير الموجات فوق الصوتية لتحضير شريحة SERS على الفيلم. تم امتصاص علامات اللعاب على سطح شريحة SERS وتم الكشف عنها لتحقيق فحص سرطان المعدة والتفريق بين سرطان المعدة المبكر وسرطان المعدة المتقدم من الأفراد الطبيعيين بعامل تعزيز SERS قدره 10 [8، 19]. استنادًا إلى بيانات الكشف عن العينات السريرية، تم تطوير نموذج تعلم عميق لتشخيص اللعاب باستخدام برنامج تحليل SVM للتعلم العميق، مما مكن دقة فحص اللعاب لسرطان المعدة المبكر من الوصول إلى الحساسية لـ وخصوصية إلى [20].

تم فحص مؤشرات المركبات العضوية المتVolatile (VOC) لتمييز سرطان المعدة المبكر، وسرطان المعدة المتقدم، والأفراد الأصحاء. كانت الكريات الفضية الدقيقة قادرة على تعزيز إشارة SERS لجزيئات رامان حتى مرات، مع حساسية كشف قدرها [21]. تم تطوير شرائح SERS ميكروفلويدية تدمج كريات فضية مجوفة. وبالاقتران مع نماذج التعلم الآلي، وصلت حساسية الكشف إلى تحسين دقة فحص سرطان المعدة المبكر إلى .

تم استخدام أبتامر مُصفى ككاشف للتعرف على الإكسوزومات في سرطان المعدة، بينما تم تضخيم الإشارة باستخدام تقنية تضخيم الدائرة المتفرعة لتحقيق الكشف الكمي عن
إكسوزومات سرطان المعدة. تم فحص أبتامر يرتبط بشكل محدد بالإكسوزومات التي تفرزها خلايا سرطان المعدة، وتم تصميم بروب قفل بطول 63 قاعدة مع الأبتامر كبروبي رابط. تم حضانة الأبتامر وإكسوزومات سرطان المعدة وتم إزالة الأبتامر غير المرتبط بواسطة البيريبلازم. تم إيلاء الأبتامر المرتبط وتم معالجته عند درجة حرارة عالية، وتفاعل الأبتامر المفصول مع بروب القفل لتشكيل قالب حلقي مغلق. في عملية التضخيم اللاحقة، تم إضافة بادئ ثانٍ بنفس التسلسل الجزئي لقالب الحلقة. بعد التهجين مع المنتج المضخم، يمكن أن يحفز البادئ تضخيم السلسلة المتفرعة ويشكل حمض نووي مزدوج الشريطة بتدرج في الطول. أخيرًا، حققنا الكشف الكمي عن إكسوزومات سرطان المعدة باستخدام الفلورية القوية لصبغة الحمض النووي SYBR Green I بالاشتراك مع منطقة الأخدود الحلزوني المزدوج للحمض النووي مزدوج الشريطة. كانت إشارة الفلورية للمنتج مرتبطة إيجابيًا بتركيز الإكسوزومات الأولي، وكانت الحساسية يمكن أن تصل إلى 1 إكسوزوم/مل.

سلسلة من تقنيات الكشف تعتمد على أوراق نانوية
تقنية الكشف عن الميكرو RNA المعتمدة على أوراق نانوية
ثنائي كبيد الموليبدينوم هو مادة نانوية ثنائية الأبعاد ذات هيكل طبقي وخصائص فيزيائية ضوئية كيميائية جديدة. هو مادة ركيزة مثالية بسبب مساحته السطحية الكبيرة ويمكن دمجه مع مجموعة وفيرة من المواد النانوية (مثل المعادن الثمينة، وأكاسيد المعادن) والجزيئات العضوية لتشكيل نانو مركبات جديدة. تتمتع هذه النانو مركبات بخصائص بصرية وإلكترونية متفوقة، مما يمكّن من الكشف الحساس للغاية عن الجزيئات البيولوجية والكيميائية. تم وضع استراتيجية بسيطة وسريعة للكشف عن miRNA-21 بدون علامات باستخدام المركبات النانوية (ThiAuNPs) المعدلة بشكل مشترك مع الثيونين (Thi) وجزيئات الذهب النانوية. في هذا العمل، لا تُستخدم فقط كمؤشر كيميائي كهربائي، ولكن أيضًا كعامل مختزل لـ ، مما يسهل تشكيل جزيئات الذهب النانوية، ويتيح أيضًا إمكانية تحقيق الكشف بدون علامات. -تلتصق مركبات Thi-AuNPs النانوية بسطح إلكترود الكربون الزجاجي لالتقاط الحمض النووي، مما يشكل طبقة تعرف تمنع نقل الإلكترونات بين Thi والإلكترود عندما يتفاعل miRNA-21 المستهدف مع الحمض النووي المسبار.

مما يؤدي إلى تقليل الإشارة. الكشف عالي الحساسية عن علامة الحمض النووي النووي للورم miRNA21 من خلال قياس الإشارة الكهروكيميائية Thi، مع نطاق خطي من وحدود الكشف لـ . الـ تم تحضير النانو مركب أيضًا من خلال تفعيل جزيئات النانو ثنائية المعدن ذات النواة والصدفة من الذهب والبلاتين على طبقة أحادية من ثنائي كبريتيد الموليبدينوم، مما يتيح الكشف الكهربائي عالي الحساسية للجزيئات الحيوية بدون إنزيم باستخدام الخصائص الجيدة للأكسدة الحفزية للمادة [24].
(ب) بناء مجس DNA AuNPs مزدوج الكتلة استنادًا إلى للكشف عن ctDNA
تم تحضير النانوصفائح بواسطة طريقة إدخال وإزالة أيونات الليثيوم. تم تحضير مجسات DNA-AuNPs مزدوجة الكتلة عن طريق الشيخوخة بالملح. تم خلط تسلسلات التعرف بأطوال مختلفة من البوليمر A (A5capture، A10capture، A20capture، A30capture) مع AuNPs بنفس النسبة المولية 200:1 وتم هزها برفق طوال الليل في في درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك، محلول ملحي من فوسفات البفر (PBS) ، ) أُضيفت على فترات نصف ساعة، في خمس إضافات، لتحقيق تركيز نهائي من بي بي إس ،
). بعد 36 ساعة من الاهتزاز بلطف، تمت إزالة الحمض النووي الزائد عن طريق الطرد المركزي ( ) وغسل ثلاث مرات بـ محلول PBS. تم توزيع DNA-AuNP الذي تم الحصول عليه بواسطة polyA في محلول مخزون ( PBS، pH 7.4). بعد التهجين لـ حمض نووي خالٍ من الخلايا PIK3CA مع من تم استخدام مجس DNA-AuNPs مزدوج الكتلة في درجة حرارة الغرفة لمدة 10 دقائق، ثم تمت إضافة Exo III للتفاعل لمدة 30 دقيقة بتركيز نهائي من من إكسو III. ثم تم تخفيف المسبار إلى مع 0.1 م PBS، تمت إضافته إلى الخليط لتحقيق تركيز نهائي قدره وتم حضنه لمدة 90 دقيقة قبل التوصيف بالأشعة فوق البنفسجية (UV) والمرئية (Vis) وتسجيل التغير في الامتصاص. تم تحقيق الكشف عن ctDNA الفردي لـ PIK3CA [25].

تم تطوير مجسات Ag NC/DNA كمنارات جزيئية، ومجسات ملتقطة على شكل دبابيس غنية بـ GC، وتم تطبيقها بنجاح في تهجين FISH لأنسجة سرطان المعدة، مما مكن من تحديد العلامات الحيوية الدقيقة للميكرو RNA داخل الأنسجة المرضية.
أنسجة، يمكن استخدامها لتشخيص سرطان المعدة [26].

مستشعر نانوبايوي بلازوني ذكي للكشف عن جزيئات الميكرو RNA المفردة

لقد ظهرت نانومكعبات الذهب والفضة ذات النواة والقشرة (Au-Ag NCs) مع الرنين البلازمي السطحي المحلي (LSPR) كمستشعرات حيوية واعدة بسبب استقرارها الكيميائي الممتاز، وحساسيتها، وقدرتها على الكشف بدون علامات، وتحليلها في الوقت الحقيقي. بالمقارنة مع مجسات الحمض النووي أحادي السلسلة (أبعاد أحادية (1D)) ومجسات الحمض النووي على شكل دبوس الشعر (2D)، تظهر مجسات الحمض النووي ذات البنية النانوية ثلاثية الأبعاد (3D) تحسينًا في تحديد المواقع المكانية وقدرات التقاط الهدف. في هذه الدراسة، قمنا بتطوير مجسات الحمض النووي المعدلة على شكل رباعي الوجوه. NCs، مستفيدين من التحكم الدقيق في الحجم، وموقع الرأس، وإدخال التسلسلات الوظيفية التي تقدمها بنية الحمض النووي النانوية الرباعية (tsDNA). وقد مكن ذلك من تصنيع مجسات بصرية LSPR أحادية الجسيمات مُوظفة بـ tsDNA، مما شكل أساسًا لمستشعر نانوي حيوي بلازوني “ذكي”. لم نتمكن فقط من تحقيق الكشف عن علامة سرطان المعدة الحيوية miRNA-21 على مستوى الجزيء الواحد (حد الكشف: ; نطاق الكشف الديناميكي: 1 أمول/لتر – 1 نانومول/لتر)، ولكننا أظهرنا أيضًا بنجاح حسابات منطقية قائمة على الحمض النووي وقدرات الذاكرة البيولوجية [27]. يحمل هذا البحث وعودًا كبيرة للتحليل الحساس للجزيئات الحيوية والتشخيصات السريرية، مما يوفر تطبيقات واسعة في مجالات متنوعة.

شريحة ميكروفلويديك ذات جسر عالٍ لالتقاط وفصل خلايا الورم الدائرية (CTCs)

من خلال دمج التقاط خلايا السرطان باستخدام الخرزات المغناطيسية، قمنا بتطوير شريحة ميكروفلويدية عالية الجسر لالتقاط وفصل خلايا الورم المنتشرة (CTCs). تتكون الشريحة من قنوات علوية وسفلية، حيث يتم استخدام الخرزات المناعية المغناطيسية للتعرف على CTCs. يتم إدخال العينة في القناة السفلية من الشريحة الميكروفلويدية، وعند مرورها عبر منطقة المجال المغناطيسي، يتم فصل CTCs الملتقطة بواسطة الخرزات المغناطيسية وتوجيهها إلى القناة العلوية. من خلال استخدام هذه الشريحة، حققنا إزالة خلايا الدم الحمراء وخلايا الدم البيضاء، بالإضافة إلى استعادة وتقدير خلايا سرطان المعدة، بحساسية تصل إلى 2 CTCs لكل 3 مل من الدم وخصوصية تتجاوز .

تم التقاط خلايا سرطان المعدة باستخدام الأجسام المضادة
محدد لمستقبل السركتين المعدي، وهو علامة حيوية محددة لسرطان المعدة. بمجرد التقاطها، تم جذب الخلايا بواسطة الشريحة المغناطيسية ونقلها إلى الطبقة العليا من القنوات الدقيقة من خلال تكوين جسر عالٍ. في الوقت نفسه، ظلت كريات الدم البيضاء وكريات الدم الحمراء في الطبقة السفلية من القنوات الدقيقة، مما يتيح فصلًا فعالًا مع معدل بقاء مرتفع. وصلت كفاءة الفصل إلى وكانت حيوية الخلايا معدل التدفق المستخدم كان خلايا [28].

شريحة ميكروفلويدية متكاملة لفرز وتحليل الخلايا السرطانية الدائرة (CTCs) على مستوى الخلية الواحدة

لقد قمنا بتطوير منصة ميكروفلويدية تتيح الفرز والتحليل المتكامل لخلايا السرطان المنتشرة (CTCs) على مستوى الخلية الفردية. يجمع هذا الرقاقة بين طرق الترشيح المعتمدة على الحجم وطرق التعرف المناعي الفلوري، مستخدمًا استراتيجية الالتقاط والإفراج للفرز الفردي لخلايا CTCs، مما يعزز بشكل كبير نقاء مجموعة خلايا CTCs. بالإضافة إلى ذلك، تم دمج وحدة تحليل متكاملة في الجزء الخلفي من الرقاقة لتمكين تحليل الانتقال الظهاري-الم mesenchymal للخلايا المستهدفة. من خلال دمج فرز الخلايا والتحليل على رقاقة واحدة، قمنا بتقليل فقدان الخلايا، وتبسيط الإجراءات التجريبية، وتحسين كفاءة الكشف. تحقق الرقاقة معدلات التقاط وإفراج عن خلايا CTCs تتجاوز ويظهر استعادة ونقاء الفرز كلاهما فوق [29].

شريحة ميكروفلويدية لتصنيف الجزيئات في توجيه العلاج المستهدف لسرطان المعدة

تم تحقيق دمج تأثير المقاومة المغناطيسية العملاقة (GMR) لجزيئات النانو المغناطيسية، والتضخيم المتساوي الحرارة، واكتشاف تزاوج الأحماض النووية، والميكسرات الحيوية المقلدة، وتقنية شرائح الميكروفلويديك لتطوير نظام استشعار GMR ميكروفلويدي محمول. يتيح هذا النظام تشخيص تصنيف الجزيئات بدقة في غضون 20 دقيقة ويسهل التوصيف الجيني السريع لطفرات Her2 وK-ras وVEGF وEGFR وPIK3CA وPD-1/PDL1 من خلال الكشف المشترك.

تكنولوجيا الكشف عن الشرائح المتعددة المعلمة بجزيئات النانو

اقتراح مبدأ وطريقة جديدة لشريحة متعددة التحليل مع علامات الجسيمات النانوية، تعالج تحدي الكشف عن التركيب المرن في اختبارات متعددة التحليلات. استنادًا إلى ذلك، شريحة لهيليكوباكتر
تم تطوير طريقة الكشف عن تصنيف H. pylori. يعتبر H. pylori عامل خطر رئيسي لسرطان المعدة، وإنشاء طريقة تشخيص تصنيف لـ H. pylori هو نهج مهم للوقاية المبكرة من سرطان المعدة. بالاستفادة من مبدأ الشريحة المتعددة، وبالتعاون مع شركة شريكة، قمنا باستنساخ وتعبير CagA وVac A واليورياز لـ H. pylori، وأعددنا شريحة تحتوي على مواقع الكشف لـ CagA وVac A واليورياز. تم استخدام تجمعات جزيئات الذهب النانوية لتوسيم الأجسام المضادة لـ CagA وVac A واليورياز، وتم إنشاء طريقة كشف كمي للبروتين تعتمد على الفلورية لـ CagA وVac A واليورياز. تم تطوير قارئ للشريحة، وتم تحديد قيم القطع ومعايير الكشف. كما تم وضع معايير مؤسسية. حصلت الشريحة القابلة للكشف والقارئ المطور على شهادات الأجهزة الطبية من الفئة 3 والفئة 2، على التوالي.

شريحة ميكروفلويديك للكشف عن عدة علامات دموية

“تم تطوير شريحة ميكروفلويديك GMI للكشف المتزامن عن CEA وCA19-9 وCA125 وVEGF وCA72-4 وGastrin 17 وPGI وPGII، وتم جمع واختبار 500 عينة دم سريرية، مما يمكن من筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛筛 . لديها قيمة تحويل سريرية. على هذا الأساس، تم تطوير مقياس طيفي بالفلوريسcence محمول للكشف السريع عن CEA، وهو علامة دموية لسرطان المعدة. يمكنه مسح وتحليل نتائج الكشف عن شريحة الكروماتوغرافيا بشكل كمي، ويمكن رفع نتائج الكشف إلى قواعد البيانات والهواتف المحمولة [32].

لقد قمنا بتطوير شريحة كروماتوغرافيا للكشف السريع عن علامات سرطان المعدة CA72-4 وCEA، ونظام برمجي للتحليل الكمي لنتائج الكشف عن علامات سرطان المعدة استنادًا إلى الهواتف الذكية. لقد حققنا تحليلًا كميًا لنتائج الكشف وقمنا بتحميل البيانات تلقائيًا إلى أنظمة إدارة السحابة وقواعد البيانات السحابية، مما يسهل تحليل نتائج الكشف في المنزل والميدان. البرمجيات التي تم تطويرها حصلت على حقوق الطبع والنشر.

لقد قمنا بتطوير جزيئات نانوية مغناطيسية موسومة

شريحة الكشف المناعي الكروماتوغرافي CA724 لعلامات الأورام المعوية، التي تكشف نوعياً ويكتشف كميًا 0.38 (مع عتبة إيجابية سريرية تبلغ 6 ).

لقد قمنا بتطوير معدات اختبار لمطابقة شرائح الكروماتوغرافيا المغناطيسية لتحقيق الكشف السريع والكمي عن مؤشر واحد أو عدة مؤشرات من شريحة الكروماتوغرافيا، بدقة لقد طورت هذه الجزء من العمل منصة كشف فائقة الحساسية لشرائح المناعية المغناطيسية، والتي يمكن أن تحقق كشفًا سريعًا ودقيقًا للإشارات المغناطيسية الضعيفة على شريحة الكروماتوغرافيا. تتكون المنصة بالكامل من ثلاثة أجزاء: جهاز الكشف، شريحة الكروماتوغرافيا المناعية، وخادم البيانات. جهاز الكشف هو الجزء الرئيسي من المنصة بالكامل، ويتكون من حساسات مغناطيسية فائقة الحساسية، وأجهزة نقل ميكانيكية، ودارات إشارة رقمية، تُستخدم لاستخراج وتضخيم ونقل إشارات الشريحة. تستخدم شريحة الكروماتوغرافيا المناعية جزيئات مغناطيسية نانوية كعلامات استكشاف للكشف عن أمراض مختلفة، بما في ذلك CA724، CA199، CEA، cTnI، CKMB، وMyo. خادم البيانات هو جزء معالجة البيانات من النظام بالكامل، والذي يمكنه تخزين واستعلام وتحسين ومشاركة معلومات العينات عن بُعد. من حيث معالجة إشارات البيانات، تم اعتماد طرق التعلم الآلي لتحقيق معالجة تصنيف دقيقة للإشارات من الشرائح ذات التركيز المنخفض، مما يحسن بشكل كبير من معدل الكشف ودقة الشرائح ذات الإشارات الضعيفة. أخيرًا، من خلال العينات السريرية، تم التحقق من أن المنصة تتمتع بحساسية وخصوصية عالية، وتوافق جيد مع الاختبارات السريرية، وقيمة تطبيق سريري عالية.

من أجل تحويل تقنية الكشف عن البيوكب السائل الجديدة المستندة إلى الفلورية الكمية المشفرة بالميكروسفير إلى السوق والممارسة السريرية، تعاوننا مع شركات تشخيصية معروفة في الصين لتطوير جهاز كشف بيوكب سائل صغير يعتمد على الخصائص البصرية للفلورية الكمية المشفرة بالميكروسفير، وقد تم الترويج له في معارض الأجهزة الطبية المهنية المعروفة محليًا ودوليًا مثل المعرض الدولي الخمسين للمستشفيات والمعدات الطبية.

معرض في دوسلدورف، ألمانيا (MEDICA2018) والمعرض الدولي الثامن والثمانين للأجهزة الطبية في الصين (الربيع) في عام 2019. تقوم الكواشف ذات الصلة بالتحضير للتقدم بطلب للحصول على شهادات تسجيل الأجهزة الطبية لتحقيق التحويل السريري وتطبيق السوق لتقنية الشرائح الحيوية السائلة الجديدة في أقرب وقت ممكن.

تم بناء نظام جديد للكشف عن المؤشرات المتعددة في شريحة سائلة يعتمد على كريات وكرات نانوية من مواد اللمعان الناتج عن التجميع (AIE): تم احتواء جزيئات AIE ذات الخصائص اللمعانية المختلفة في مصفوفة البوليمر باستخدام طريقة استحلاب غشاء SPG، وتم الحصول على كريات وكرات نانوية من AIE بحجم جزيئات موحد وقابل للتعديل، وأداء لمعاني ممتاز وقابل للتعديل، واستقرار جيد. تم الحصول على 30 نوعًا من الرموز الفلورية بنجاح باستخدام طريقة الترميز ذات الطول الموجي الواحد. علاوة على ذلك، تم بناء نظام جديد للكشف عن الشريحة السائلة بنجاح مع كريات AIE الدقيقة ككريات ترميز وكرات AIE النانوية كجزيئات تقارير الفلورية، بالاشتراك مع قياس تدفق الخلايا، وتم الكشف عن خمسة أنواع من الأجسام المضادة لمسببات الحساسية في وقت واحد. نظرًا لتأثير تضخيم الفلورية الممتاز لكرات AIE النانوية، فإن حساسية الكشف في هذا النظام هي مرة أعلى من أنظمة الكشف عن الشرائح السائلة التي تستخدم أصباغ فلورية تجارية كجزيئات تقارير. أظهرت نتائج تطبيقه على الكشف عن عينات مصل من مرضى الحساسية أن أدائه في الكشف كان قابلاً للمقارنة مع طريقة ImmunoCAP، مما يثبت فعالية نظام الكشف ويضع أساسًا قويًا لتطبيقه الإضافي في الكشف عن مؤشرات متعددة لعلامات الأورام [35].

تم اقتراح مفهوم تكامل تشخيص الأورام وعلاجها لأول مرة من قبل هاريل وكوبلمان في عام 2000 [36]. يتطلب تكامل تشخيص الأورام وعلاجها دمج وظائف التشخيص التصويري والعلاج، مما يمكّن من الوظائف المزدوجة للتشخيص التصويري والعلاج في نفس فترة الزمن وظروف الجرعة الحقنية. تعتبر المجسات النانوية متعددة الوظائف هي الشرط والأساس لتحقيق تكامل تشخيص الأورام وعلاجها، وتشمل بشكل رئيسي
التعرف المحدد على جزيئات الهدف الرئيسية، وتكوين الجسيمات النانوية، والأدوية الوظيفية العلاجية. في السنوات الخمس الماضية، مع التطور السريع لتقنية المجسات النانوية متعددة الوظائف، انتقلت تقنيات تكامل التشخيص والعلاج نحو التطبيقات السريرية العملية.

التصوير الجزيئي (MI) هو علم تصوير الجزيئات المحددة على مستويات الأنسجة والخلايا وما دون الخلايا، مما يعكس التغيرات على المستوى الجزيئي في الجسم الحي، والدراسة النوعية والكمية لسلوكها البيولوجي في التصوير، وهو مفهوم تم تقديمه لأول مرة من قبل البروفيسور ويسلدر من جامعة هارفارد في عام 1999 [37]. تشمل تقنيات التصوير الشائعة في التصوير الجزيئي: (1) تصوير الطب النووي، (2) تصوير الرنين المغناطيسي، (3) التصوير الضوئي: بما في ذلك تصوير البصريات الانتشارية، وتصوير الفوتونات المتعددة، وتصوير المجهر الحي، وتصوير الفلورية القريبة من الأشعة تحت الحمراء وتصوير السطح التوافقي، إلخ. (4) تصوير بالموجات فوق الصوتية: باستخدام تباين الفقاعات الدقيقة بشكل رئيسي للكشف عن التغيرات على المستويات الخلوية والجزيئية في المراحل المبكرة من المرض. على مدار العقد الماضي، تم تطوير سلسلة من المجسات الجزيئية المتكاملة متعددة الوظائف الفعالة والمبتكرة، التي حققت التشخيص والعلاج المتزامنين، والمراقبة المتزامنة للعلاج، مما يوفر وسائل جديدة للعلاج المستهدف على المستوى الجزيئي للأورام.

أظهر وانغ وآخرون لأول مرة تعبيرًا عاليًا عن وحدة من ATP synthase في من أنسجة سرطان المعدة [38]. قاموا بإعداد جسم مضاد أحادي النسيلة مخصص، HAI-178، وطوروا مجسات الجسيمات النانوية المغناطيسية المرتبطة بالأجسام المضادة HAI-178، محققين التصوير المستهدف ثنائي الوضع والعلاج المغناطيسي الحراري لسرطان المعدة. أثبتت الدراسة أن جسم مضاد HAI-178 يمتلك وظائف علاجية لسرطان المعدة.

صمم يين وآخرون لأول مرة مجسات نانوية على شكل زهرة @Au-HPG-Glc تستهدف أنسجة سرطان المعدة [39]. من خلال تطبيق مجال مغناطيسي خارجي، تم تحقيق دوران جزيئات الزهرة النانوية في أنسجة سرطان المعدة، مما أدى إلى قتل خلايا سرطان المعدة بشكل فعال. تم اقتراح مفهوم المشرط المغناطيسي، مما يسمح بالتنفيذ المتزامن لـ
تصوير الرنين المغناطيسي والعلاج المغناطيسي الحراري، مما يؤدي إلى تعزيز التأثيرات العلاجية.

أفاد بان وآخرون أن الجسيمات النانوية المغناطيسية المعدلة من الجيل الخامس يمكن أن تحمل عددًا كبيرًا من الأحماض النووية المضادة (الشكل 3)، مما يدخل بكفاءة خلايا سرطان المعدة، ويطلق الأحماض النووية المضادة داخل الخلايا [40]. ترتبط الأحماض النووية المضادة المفرج عنها بـ mRNA، مما يثبط ترجمة الجينات المستهدفة إلى بروتينات، مما يؤدي في النهاية إلى قمع نمو خلايا الورم. تمنع الجسيمات النانوية المغناطيسية المعدلة أيضًا التحلل السريع للأحماض النووية المضادة بواسطة الإنزيمات الذاتية في الخلايا، مما يطيل من وقت عملها ويعزز الفعالية العلاجية للأحماض النووية المضادة. من خلال الاستفادة من خصائص الجسيمات النانوية المغناطيسية ودمجها مع مجال مغناطيسي خارجي، يمكن تحقيق العلاج المغناطيسي الحراري وتصوير الرنين المغناطيسي النووي للخلايا. من خلال تعديل الجسيمات النانوية بحمض الفوليك أو RGD، يمكن تحقيق التسليم المستهدف والتصوير المتزامن داخل الخلايا للأحماض النووية المضادة، siRNA، إلخ. فيما يتعلق بآلية دخول الجسيمات النانوية المغناطيسية المعدلة بكفاءة إلى خلايا الورم، وُجد أن الجسيمات النانوية يمكن أن تحفز تشكيل مسام نانوية مؤقتة على سطح الخلية، مما يسمح بالدخول السريع للمجسات النانوية إلى خلايا الورم. تم اقتراح فرضية حول آلية جديدة لدخول المجسات النانوية إلى الخلايا. تم تأكيد هذه الآلية أيضًا من خلال الحسابات النظرية، مما يشير إلى أن الجسيمات النانوية، من خلال التفاعل بين الشحنات الإيجابية على السطح والشحنة السلبية على سطح غشاء الخلية، يمكن أن تحفز على الفور تشكيل مسام نانوية على سطح الخلية، والتي تغلق بسرعة مرة أخرى. وهذا يوفر أساسًا نظريًا لتوضيح التصوير المستهدف والعلاج المتزامن للأدوية العلاجية لسرطان المعدة.

تمتلك RNAse A مقاومة عالية للحرارة ونشاط مضاد للورم. باستخدام خصائصها، تم تحضير نقاط كمومية CdTe بمساعدة RNAse A، ثم تم ربطها بـ RGD، مما أدى إلى تشكيل مجسات RNAse A-QDs المرتبطة بـ RGD [41]. تظهر المجسات النانوية المستهدفة التي تم إعدادها توافقًا حيويًا جيدًا وتستهدف بنشاط خلايا سرطان المعدة في الجسم الحي. تدخل في السيتوبلازم لخلايا سرطان المعدة وتطلق إنزيم RNAse A، مما يعطل mRNA ويثبط

ترجمة mRNA إلى بروتينات، مما يثبط بشكل كبير نمو خلايا سرطان المعدة.

استنادًا إلى ذلك، تم إعداد مجسات RNaseQDs المرتبطة بجسم مضاد HER2 [42]. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام أنسجة الورم في الجسم الحي لإنشاء نموذج سرطان المعدة في الموقع. في النهاية، تم تحقيق التصوير الفلوري المستهدف لسرطان المعدة في الموقع بقطر 3 مم، جنبًا إلى جنب مع تثبيط نمو خلايا سرطان المعدة وزيادة فترة البقاء على قيد الحياة في الفئران الحاملة للورم. تتكون هذه المجسات من نقاط كمومية بقطر 2.7 نانومتر، والتي تظهر توزيعًا سريعًا في الجسم الحي، وقدرة استهداف ممتازة، وإخراج كُلوي دون سمية كبيرة للأعضاء الداخلية، مما يدل على سلامة جيدة.

BRCAA1 (AF208045) هو جين جديد مرتبط بالورم تم اكتشافه في عام 1999، يقع في 1q42.1-q43، وينتمي إلى عائلة ARID4B. تم إعداد جسم مضاد أحادي النسيلة المقابل لهذا البروتين. أظهرت تجارب صبغ المناعة الكيميائية على أكثر من 200 حالة من عينات أنسجة سرطان المعدة أن هذا البروتين كان معبرًا عنه بشكل عالي في أنسجة سرطان المعدة. تم تشكيل النانو بروب عن طريق ربط هذا الجسم المضاد أحادي النسيلة مع جزيئات نانوية مغناطيسية مضيئة، يمكن أن تستهدف بنشاط
سرطان المعدة تحت الجلد بقطر 5 مم في الفئران العارية، وتحقيق تصوير فلوري مستهدف وتصوير بالرنين المغناطيسي النووي لسرطان المعدة. تحت المجال المغناطيسي الخارجي، يتم تحقيق العلاج المحلي لسرطان المعدة، مما يحمل آفاق التحول السريري.

صمم لي وآخرون واصطناعوا بوليمر أمفيبيل جديد يتكون من سلاسل ألكيل متعرجة وسلاسل كربوكسيل متعددة [43]. تم استخدام البوليمر الأمفيبيل الذي تم تصنيعه لتعديل هيكل النواة والقشرة لـ QDs. أظهرت النتائج أن إشارة الفلورسنت لـ QDs المعدلة كانت قوية ولم تظهر أي ظاهرة تلاشي. كانت مستقرة للغاية ضمن نطاق pH من ولم تظهر أي سمية خلوية تجاه الخلايا. بعد ذلك، تم ربط QDs على التوالي مع جسم مضاد BRCAA1 (QDs حمراء) وجسم مضاد Her2 (QDs خضراء). استهدفت مجسات QD المعدة بنشاط خلايا سرطان المعدة في المختبر، حيث ارتبطت QDs المرتبطة بجسم مضاد Her2 بسطح خلايا سرطان المعدة وQDs المرتبطة بجسم مضاد BRCAA1 كانت موجودة في السيتوبلازم لخلايا سرطان المعدة. أكدت المجهر الإلكتروني أيضًا أن مجسات QD المعدة يمكن أن تبتلعها خلايا سرطان المعدة، مما يسمح بوسم خلايا سرطان المعدة الفردية. علاوة على ذلك، تم إنشاء نموذج لفأر عاري لسرطان المعدة، وبعد الحقن الوريدي لمجسات QD، استهدفت بنشاط خلايا سرطان المعدة في الجسم الحي. أظهر تحليل عدد الخلايا لتصوير الفلورسنت إشارات فلورية قوية مع 4200 خلية فقط. ظلت إشارة الفلورسنت لمجسات QD المستهدفة المعدة مستقرة دون أي تلاشي لمدة ثلاثة أشهر، مما يدل على استقرارها العالي. لذلك، تحمل مجسات QD المستهدفة لسرطان المعدة آفاقًا واعدة للتحويل السريري من حيث وسم خلايا السرطان والتصوير المستهدف.

نقاط الكربون هي بلورات نانوية شبه موصلة ذات أبعاد صفرية مع شكل كروي تقريبي وقطر أقل من 10 نانومتر. إنها تجمعات نانوية تتكون من عدد قليل من الجزيئات أو الذرات. عادةً ما يكون لقطر نقاط الكربون بضع نانومترات فقط ووزن جزيئي يتراوح من بضع آلاف إلى عدة عشرات من الآلاف. تتكون عمومًا من أربعة عناصر أساسية: , وN. يمكن زيادة طول موجة نقاط الكربون من خلال التعديل. تظهر الخصائص اللمعية لنقاط الكربون بشكل رئيسي في
الضوء الفلوري والضوء الكهروكيميائي، مع كون الفلورسنت هو السمة الأكثر بروزًا. كنانو مادة لديها القدرة على لعب دور مهم في مجالات مختلفة، تظهر نقاط الكربون خصائص فلورية ممتازة، بما في ذلك طيف تحفيز واسع ومستمر، وتحفيز بطول موجة واحدة، وانبعاث متعدد الأطوال الموجية. كما أنها تتمتع باستقرار فلوري عالي ومقاومة للتلاشي الضوئي. يمكن ضبط طول موجة الفلورسنت لنقاط الكربون، وبعض نقاط الكربون تظهر خصائص فلورية معكوسة. علاوة على ذلك، تعمل نقاط الكربون كمانحين ومقبولين ممتازين للإلكترونات وتظهر خصائص نقل الإلكترونات المستحثة بالضوء. من الأهمية بمكان أنها تتمتع بذوبانية ممتازة في الماء، وقابلية التوسع في الإنتاج، وتكلفة منخفضة، وغياب المعادن الثقيلة، وصديقة للبيئة، وأمان في الاستخدام.

اصطنع هوانغ وآخرون نقاط الكربون باستخدام طريقة أكسدة حمض النيتريك وأجروا تقييم سلامة منهجي لنقاط الكربون [44]. أظهرت النتائج أن نقاط الكربون التي تم تصنيعها لم تظهر أي سمية حادة أو سمية تحت حادة أو سمية جينية وعرضت إشارات فلورية قوية. عند اقترانها بالمواد الحساسة للضوء ce6، وُجد أن إشارة الفلورسنت لنقاط الكربون تم نقلها إلى ce6 من خلال عملية نقل الطاقة الرنانة فورستر (FRET)، مما يعزز بشكل كبير إشارة الفلورسنت لـ ce6 ووظيفتها في العلاج الضوئي. بسبب وجود تأثير النفاذية المعززة والاحتفاظ (EPR)، لوحظ أن مجسات نقاط الكربون المرتبطة بـ ce6 تتجمع في نموذج سرطان المعدة للفئران (الشكل 4)، مما يظهر تأثيرات محسنة في التصوير الفلوري والعلاج الضوئي، مما يؤدي إلى تثبيط كبير لنمو سرطان المعدة في الفئران العارية. أظهرت نقاط الكربون المرتبطة بـ ce6 المزايا التالية: زيادة ذوبانية الماء واستقرار المركب، وزيادة وقت الدورة في الجسم الحي لـ ce6، وتحسين القدرة على اختراق الحواجز الغشائية والأوعية الدموية للورم، وزيادة التجمع في موقع الورم. قامت نقاط الكربون بتحفيز ce6 بشكل غير مباشر، مما مكن ce6 من ممارسة وظيفته العلاجية. بالنظر إلى التوافق الحيوي الجيد لنقاط الكربون والتطبيق السريري لـ ce6، فإن نقاط الكربون المرتبطة بـ ce6 تحمل آفاقًا واسعة للتشخيص التصويري السريري والعلاج المتزامن لسرطان المعدة.

باستخدام التربتوفان كقالب ناعم، تم تعزيز الإشارة الفلورية بشكل كبير في الاصطناع المساعد لنقاط الكربون؛ تعديل PEI لسطحها

يمكن استخدامها للتصوير المستهدف وعلاج سرطان المعدة مع siRNA المرافق.

تم إنشاء اصطناع نقاط الكربون بمساعدة إنزيم RNA لزيادة العائد الكمي لنقاط الكربون بواسطة , مما يدل على أن نقاط الكربون يمكن أن تدخل نواة خلايا الورم وهي وسيلة توصيل جيدة. باستخدام العسل كمادة خام، تم التحكم في نوى الصفوف بواسطة الانقسام الحراري الميكروويف لتوليد مجسات كربونية نانوية ذات حجم موحد للغاية مع خصائص تصوير فعال بالأشعة تحت الحمراء القريبة في الجسم الحي، والتي تم استخدامها في التصوير الصوتي الضوئي لتحسين إشارة التباين الصوتي الضوئي للعقد اللمفاوية بمقدار 51 مرة.

مجسات نانوية متكاملة تشخيصية وعلاجية تعتمد على جزيئات الذهب النانوية

مجسات الذهب النانوية المعدلة بواسطة الدندريمر المرتبطة بـ RGD: تحتوي جزيئات الذهب النانوية على ذروتين امتصاص، واحدة عند 520 نانومتر والأخرى حوالي 820 نانومتر. الذروة الثانية للامتصاص تقع في المنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء، والتي يمكن أن تمتص الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء لإنتاج تأثيرات حرارية، ويمكن استخدامها لكل من التصوير الفلوري والتصوير الحراري للأورام، بالإضافة إلى العلاج الضوئي للأورام، مما يحمل آفاق تطبيق سريري واسعة. ومع ذلك، غالبًا ما يتم تصنيع جزيئات الذهب النانوية باستخدام السطح النشط السام بروميد سيتيل تريميثيل الأمونيوم (CTAB)، وكيفية القضاء على سمية CTAB هي مشكلة يجب حلها قبل أن يمكن استخدام جزيئات الذهب النانوية في التطبيقات الطبية الحيوية.
يمكن استخدامها في التطبيقات الطبية الحيوية. نجح لي وآخرون في تحضير جزيئات الذهب النانوية المعدلة بواسطة جزيئات شجرية من خلال استخدام جزيئات شجرية لاستبدال جزيئات CTAB على سطح جزيئات الذهب النانوية، ثم ربطها مع ببتيد RGD لتحضير مجس نانوي يمكنه استهداف الأوعية الدموية للورم بنشاط في الجسم الحي وقتل خلايا الورم وتثبيط نمو الورم بشكل كبير تحت إشعاع الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء [45]. أظهرت التجارب الحيوانية أن هذا المجس يمكن أن يجعل جزءًا من الأنسجة الورمية المحلية يختفي.

مجسات الذهب النانوية المرتبطة بحمض الفوليك: طور هوانغ وآخرون مجسات الذهب النانوية المرتبطة بحمض الفوليك المعدلة بالسيليكون [46]. أظهرت التجارب الحيوانية أن المجسات التي تم تحضيرها يمكن أن تستهدف أنسجة سرطان المعدة في الجسم الحي، مما يمكّن التصوير الفلوري القريب من الأشعة تحت الحمراء لأنسجة سرطان المعدة تحت الجلد بقطر 5 مم، بالإضافة إلى التصوير المقطعي المحوسب (CT) والعلاج الضوئي الموضعي. كانت نتيجة ملحوظة بشكل خاص هي أن جزيئات الذهب النانوية، عند دخولها خلايا الورم، يمكن أن تعزز بشكل كبير حساسية خلايا الورم للعلاج الإشعاعي، مما يقلل الجرعة بمقدار . تحمل هذه الظاهرة آفاقًا واسعة للتطبيق السريري في العلاج الإشعاعي للأورام.

استنادًا إلى ذلك، قام تشين وآخرون بتحضير جزيئات الذهب النانوية المعدلة بجزيئات الفضة، والتي تم ربطها بأجسام مضادة VEGF [47]. هذه
يمكن أن تستهدف الأنابيب النانوية الأوعية الدموية لسرطان المعدة، مما يحقق كل من التصوير الصوتي الضوئي والعلاج الحراري الضوئي لأنسجة سرطان المعدة. بالإضافة إلى ذلك، فقد مكنت من الكشف عالي الحساسية عن أنسجة سرطان المعدة باستخدام مطيافية رامان المعززة بالسطح (SERS) وتحديد حدود الورم (الشكل 5).

مجسات الذهب النانوي المعدلة بـ PEG لتصوير الأورام في الجهاز الهضمي باستخدام الصوت الضوئي: يمثل تحديد واستهداف أورام الجهاز الهضمي مشكلة صعبة بسبب تجويف الأمعاء الفارغ. يحمل تصوير الموجات فوق الصوتية أهمية عملية كبيرة لفحص أنسجة الأورام العميقة، لكن قدراته التشخيصية تعتمد بشكل أساسي على الطرق التجريبية. إذا كان من الممكن تحقيق تصوير مستهدف لأنسجة الأورام العميقة، مع تعزيز إشارات الكشف، يمكن تحقيق تشخيص دقيق للأورام العميقة في العيادات. قام باو وزملاؤه بتصميم وتحضير مجسات الذهب النانوي المعدلة بسطح PEG. أظهرت التجارب الخلوية أن مجسات الذهب النانوي المعدلة بـ PEG يمكن أن تدخل خلايا الورم بنشاط. أظهرت التجارب الحيوانية أن مجسات الذهب النانوي المحضرة يمكن أن تدخل أنسجة الورم في الجسم الحي وتعزز بشكل كبير إشارة التصوير الصوتي الضوئي لخلايا سرطان المعدة تحت تحفيز الليزر. بالمقارنة مع قضبان الذهب النانوية، كانت شدة الإشارة المعززة لمجسات الذهب النانوي أعلى بشكل ملحوظ، مما يوفر مزايا كبيرة في التصوير الصوتي الضوئي. علاوة على ذلك، يمكن أن تولد هذه المجسات حرارة وتستخدم للعلاج المتزامن للأورام.

مجسات نانوية ذهبية على شكل نجوم للتصوير الصوتي الضوئي المستهدف والعلاج الحراري الضوئي لخلايا جذعية سرطان المعدة: أظهرت الأبحاث المكثفة أن خلايا جذعية سرطان المعدة تشكل الأساس لعودة سرطان المعدة وانتشاره. سابِق
أظهرت الدراسات أن خلايا جذع سرطان المعدة تعبر عن علامات جزيئية مثل CD24 وCD44 وCD133 وCD166 وEpCAM على أسطحها. تم تحقيق فصل ناجح لخلايا جذع سرطان المعدة باستخدام أجسام مضادة لـ CD44، وتم تطوير نموذج لسرطان المعدة في الفئران باستخدام خلايا جذع سرطان المعدة المفصولة. لتحقيق التصوير المستهدف والعلاج المتزامن لخلايا جذع سرطان المعدة في الجسم الحي، تم تصميم وتخليق نجوم نانوية ذهبية، تلاها تعديل السطح باستخدام PEG وارتباطها بأجسام مضادة CD44-V6. أظهرت النتائج أن نجوم الذهب المرتبطة بأجسام مضادة CD44-V6 يمكن أن تستهدف بنشاط خلايا جذع سرطان المعدة في المختبر وتُبتلع بواسطة هذه الخلايا، مما يظهر إشارات فلورية قوية. كما تم إنشاء نموذج لفئران سرطان المعدة، وبعد الحقن الوريدي للنانوبروبيات المحضرة لمدة ساعتين، تراكمت النانوبروبيات في الأوعية الدموية لأنسجة سرطان المعدة. تم الحصول على تصوير صوتي ضوئي واضح لأوعية دم سرطان المعدة باستخدام جهاز تصوير صوتي ضوئي، وكشف التصوير الحراري عن درجة حرارة تقارب في موقع الورم، مما يعطل بشكل كبير الأنسجة الورمية المحلية ويمكّن من العلاج الضوئي الحراري الموضعي. بالمقارنة مع مجموعة التحكم، يمكن استخدام النانوبروبس المحضرة للتصوير المستهدف والعلاج الضوئي الحراري المتزامن لخلايا جذع سرطان المعدة، مما يثبط بشكل كبير نمو الورم ويحتمل أن يكون له وعد كبير للترجمة السريرية.

مجسات نانوية ذهبية متكاملة لتشخيص وعلاج هيليكوباكتر بيلوري: يمكن أن يُعزى حوالي 75% من حالات سرطان المعدة في جميع أنحاء العالم إلى الالتهاب والأضرار التي تسببها هيليكوباكتر بيلوري، والتي صنفتها منظمة الصحة العالمية كعامل مسرطن من المجموعة 1. يتطلب الوقاية من سرطان المعدة معالجة

قضايا تصنيف H. pylori، والتشخيص، والعلاج. تم تطوير مجسات نانوية GNS@Ab الحساسة للرقم الهيدروجيني للتصوير المستهدف والعلاج الضوئي الحراري لهيليكوباكتر بيلوري. أظهرت تحليلات التسلسل أن هذه المجسات لم تؤثر على الميكروبيوم المعوي، ولم يتم امتصاصها بواسطة الجهاز الهضمي، وتم إخراجها من الجسم خلال 7 أيام. الدراسات السريرية للتحويل جارية حاليًا.

مجسات تجمعات الذهب النانوية للتصوير الفلوري والعلاج الضوئي: تتكون تجمعات الذهب النانوية (AuNCs) من عدد قليل إلى عشرات من ذرات الذهب ولها حجم أقل من 2 نانومتر، مما يظهر هياكل دون نانوية. تعطي هذه البنية الفريدة تجمعات الذهب النانوية خصائص فيزيائية كيميائية مميزة تختلف بشكل كبير عن قضبان الذهب النانوية الأكبر والجسيمات النانوية. على غرار النقاط الكمومية، تظهر تجمعات الذهب النانوية تأثيرات حصر كمومي. ومع ذلك، بسبب حجمها الذي يقترب من طول موجة فيرمي، فإن انقسام مستوى فيرمي إلى مستويات طاقة مستقلة يمنع تجمعات الذهب النانوية من دعم تأثير البلازمون الكمومي. يؤدي انقسام نطاق الطاقة بالقرب من مستوى فيرمي إلى تشكيل مستويات طاقة مستقلة، مما ينتج عنه خصائص بصرية شبيهة بالجزيئات لتجمعات الذهب النانوية. تولد الانتقالات الإلكترونية بين مستويات الطاقة المختلفة الفلورية. تمتلك تجمعات الذهب النانوية خصائص فيزيائية كيميائية تتجاوز الأصباغ العضوية التقليدية، بما في ذلك إشارات فلورية قوية، وثبات فلوري ممتاز، ومقاومة عالية للتفتيح الضوئي. وبالتالي، فإن تجمعات الذهب النانوية بخصائصها الفيزيائية الكيميائية المواتية وتوافقها الحيوي قد وجدت تطبيقات واسعة في مجال الوسم البيولوجي.

لاستكشاف إمكانيات تجمعات الذهب النانوية لتطبيقات التصوير ثنائي الوضع، قام زانغ وآخرون بتحضير تجمعات الذهب النانوية المغلفة بالسيليكا (AuNCs@ )، التي احتفظت بخصائص الفلورية لكتل الذهب النانوية [51]. هيكل القشرة الأساسية حمى كتل الذهب النانوية من التداخل وتأثيرات البيئة المعقدة الخارجية، مما ساعد في استقرار خصائصها الفيزيائية والكيميائية. تم ربط حمض الفوليك مع لتصوير الفلورية لخلايا سرطان المعدة وتصوير مزدوج الوضع لنموذج حيواني لسرطان المعدة. أظهرت النتائج التجريبية أن AuNCs@ المُعدة أظهرت ثباتًا ضوئيًا ممتازًا،
تعديل السطح بسهولة وتفعيل الوظائف، والحفاظ على خصائص الفلورية المواتية لجزيئات الذهب النانوية. أظهرت نتائج اختبار MTT (3-(4,5-ثنائي ميثيل الثيازول-2-يل)-2,5-ثنائي الفينيل تيترازوليوم بروميد) أن جزيئات الذهب النانوية@ -FA كان له سمية خلوية منخفضة تجاه خلايا سرطان المعدة والخلايا الطبيعية عند تركيزات عالية، مما يدل على سلامته وفعاليته وتوافقه الحيوي الجيد، مما يجعله مناسبًا للاستخدام الواسع في الكشف النانوي البيولوجي. أظهرت مقارنة وتحليل ثلاث مجموعات من تجارب تصوير الفلورسنت الخلوية أن البيوبروب المعدة -FA يمكن أن تستهدف خلايا سرطان المعدة بشكل خاص للتصوير بالفلوريسcence. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت نتائج تصوير الأشعة المقطعية أن AuNCs@ أظهر إشارة واضحة في التصوير المقطعي المحوسب في نموذج ورم سرطان المعدة في الفئران العارية. علاوة على ذلك، تم تطوير جهاز استشعار نانوي من خلال ربط تجمعات الذهب النانوية مع المحسس الضوئي Ce6، مما حقق تصويرًا مزدوج النمط بالفلوريسcence والتصوير المقطعي المحوسب لسرطان المعدة والعلاج الضوئي الديناميكي.

في بحثهم، اكتشف زانغ وآخرون أن الكتل النانوية الذهبية الكيرالية أظهرت تأثيرات سامة خلوية تعتمد على GSTP1 [52]. كانت D-GSH-AuNCs قادرة على تثبيط نمو خلايا سرطان المعدة فقط عندما كانت خطوط خلايا السرطان تحتوي على ميثيل GSTP1. تشير هذه النتيجة إلى أن الهياكل الخاصة للكتل النانوية الذهبية لها وظائف علاجية انتقائية ضد خلايا السرطان.

استخدمت مجموعة أبحاث تشنغ في جامعة تكساس في دالاس نظائر مشعة من الذهب، مثل 198Au، خلال تخليق الكتل النانوية الذهبية. من خلال دمج 198Au في جزيئات الذهب النانوية صغيرة الحجم (حوالي 2.6 نانومتر) خلال عملية التخليق، أنشأوا مجسات بقدرات تصوير ثنائية الوضع، بما في ذلك تصوير الفلورية القريبة من الأشعة تحت الحمراء وتصوير الطيف المقطعي بالإصدار الأحادي الفوتون (SPECT). من خلال استخدام هذين الوضعين التصويريين، تمكن الباحثون من الحصول على فهم أكثر شمولاً لحرائك الجزيئات النانوية وسلوكها المشابه للأدوية الصغيرة الجزيئات (الأيض). تم ملاحظة إشارة SPECT بقوة في منطقة الكلى بعد 10 دقائق من الحقن الوريدي، وتم ملاحظة إشارات فلورية وإشارات SPECT قوية في منطقة المثانة بعد ساعة واحدة. بعد 24 ساعة، لم تعد إشارات الفلورية وSPECT قابلة للاكتشاف في الفئران، مما يدل على فترة احتفاظ قصيرة في الجسم. أدى الإخراج السريع للجزيئات النانوية الذهبية عن طريق الكلى والبول إلى تقليل فرص التراكم غير المحدد والسمية داخل الجسم، مما يظهر إمكانيات تطوير المزيد من…
منصة نانوية تحمل الأدوية وتتمتع بوظائف علاجية.

استنادًا إلى جزيئات النانو ذات التحويل العلوي، يمكن تحفيز بلورات الفلورايد النادرة بواسطة ضوء الأشعة تحت الحمراء القريب بطول موجي 980 نانومتر وإصدار ضوء في نطاق الطول الموجي من 400 إلى 800 نانومتر. نظرًا لقمم الانبعاث الضيقة، وأوقات الفلورية الطويلة، والثبات الضوئي، وانخفاض السمية، فإن جزيئات النانو ذات التحويل العلوي لديها إمكانيات كبيرة في الهندسة الطبية الحيوية. قمنا بتأسيس طريقة من مرحلتين تشمل مراحل زيتية وأيونية لتخليق بلورات الفلورايد النادرة ذات التحويل العلوي، مع التحكم في أقطار الجسيمات تحت تمكنوا من تحقيق التصوير بالأشعة المقطعية، والتصوير بالفلوروسنت، وتصوير الرنين المغناطيسي لنماذج سرطان المعدة تحت الجلد باستخدام البلورات النانوية ذات التحويل العلوي. قاموا بتطوير مسبار بلورات نانوية ذات تحويل علوي مرتبطة بحمض الفوليك للتصوير الثلاثي الأبعاد (الفلوروسنت بالأشعة تحت الحمراء القريبة، والأشعة المقطعية، وتصوير الرنين المغناطيسي) لسرطان المعدة، مما يتيح توصيل الأدوية المستهدفة والعلاج. أظهرت تقييمات السلامة للبلورات النانوية ذات التحويل العلوي سلامتها ضمن نطاق الجرعة للتشخيص لمرة واحدة.

تم تطوير مجسات نانوية غير عضوية تعتمد على أنواع أخرى من الجسيمات النانوية للتشخيص والعلاج المتكامل. قام تشين وآخرون بتطوير مجسات نانوية من هيدروكسيباتيت على شكل قضبان مضافة بـ و الأيونات، لتحقيق الفلورية المستهدفة، وتصوير الرنين المغناطيسي، وتصوير الأشعة المقطعية لسرطان المعدة [56]. تم تحميل هذه القضبان النانوية بمادة الإيبوبروفين هكسان، مما يتيح التصوير والعلاج بإطلاق الدواء في وقت واحد مع نتائج ممتازة. كما قاموا بتطوير نانوحويصلات فوسفات الكالسيوم المضافة عبر تخليق مساعد بواسطة البوليمر، مما يتيح إطلاق الأدوية على المدى الطويل والتصوير بالفلوريسcence تحت الأشعة تحت الحمراء القريبة والتصوير بالرنين المغناطيسي للأورام.

نجح لين وآخرون في إعداد تجميع أنبوبي مجوف ذكي يستجيب بناءً على كربونات البزموت، يمكن أن يتم التخلص منه عن طريق الكلى، وطوروه كعامل تشخيصي وعلاجي نانوي فعال وآمن لتصوير الأشعة المقطعية المعتمد على العلاج الإشعاعي الكيميائي المدمج مع علاج الأورام. قاموا أولاً بتخليق جزيئات نانوية من كربونات البزموت بحجم صغير جداً، ثم قاموا بتجميعها.
إلى أنابيب نانوية مجوفة من أكسيد الكوبالت البزموت باستخدام طريقة الحل الحراري. مقارنة بالنقاط النانوية الصغيرة الحجم، فإن أنابيب أكسيد الكوبالت البزموت المجوفة لها وقت دوران أطول في الجسم ومن المرجح أن تتسرب إلى الأوعية الدموية في موقع الورم، مما يحقق إثراء الورم. ومن المثير للاهتمام أن هذا التجميع الشبيه بالأنابيب المجوفة سيفكك ببطء ويتجمع في جزيئات نانوية في البيئة الحمضية قليلاً لأنسجة الورم، والتي ستنتشر بعد ذلك إلى الدم وتتم إزالتها بواسطة الكلى، مما يتجنب إلى حد ما القضايا السمية المحتملة الناتجة عن تراكم المواد النانوية على المدى الطويل في الجسم. بناءً على أنابيب أكسيد الكوبالت البزموت المجوفة، واصلوا تطوير نظام نانوي للعلاج الإشعاعي والعلاج الكيميائي التآزري للورم. من ناحية، تحت إشعاع الأشعة السينية، يمكن لأنابيب أكسيد الكوبالت البزموت المتجمعة في موقع الورم تحقيق تصوير CT محدد للورم وتحسس الإشعاع. من ناحية أخرى، استخدموا خاصية المساحة السطحية الكبيرة للأنابيب المجوفة لتحميل دوكسوروبيسين بعد إزالة حمض الهيدروكلوريك داخل الأنبوب. وقد أكدت التجارب الخلوية والحيوانية أن الجمع بين العلاج الإشعاعي والعلاج الكيميائي يمكن أن يزيد بشكل كبير من مستويات أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) في خلايا الورم ويزيد من تلف الحمض النووي، مما يؤدي في النهاية إلى تحفيز موت خلايا الورم. يمكن أن نرى أن هذا التجميع الأنبوب الذكي المستجيب من أكسيد الكوبالت البزموت يوفر نهجًا جديدًا لبناء تركيبات تشخيصية وعلاجية نانوية فعالة وغير سامة.

طورت مجموعة ليو مجس نانوي من الليبوسوم (Lipo@HRP&ABTS) محملاً بإنزيم البيروكسيداز من الفجل (HRP) وركيزته ABTS في آن واحد. في البيئة التي توجد فيها بيروكسيد الهيدروجين، يتمتع هذا المجس بامتصاص عالي الكثافة للضوء القريب من تحت الحمراء، مما يمكنه من إكمال التفاعل اللوني الشائع في الفحوصات البيوكيميائية، بالإضافة إلى تحقيق العلاج الضوئي الحراري للأورام. بالإضافة إلى ذلك، يمكنه المشاركة في التصوير الصوتي الضوئي للالتهابات المرتبطة ببيروكسيد الهيدروجين، ويمكن أن تصل حدوده في الكشف إلى مستوى دون الميكرومول.

تكنولوجيا الخلايا الجذعية وتكنولوجيا النانو هما تقنيتان تتطوران بسرعة في مجالين مختلفين. في السنوات الأخيرة، تداخل هذان المجالان مع بعضهما البعض.
لقد تشكل مجال جديد تدريجياً، وهو تكنولوجيا النانو للخلايا الجذعية. يمكن أن يؤدي تطبيق تكنولوجيا النانو في البحث والتطوير للخلايا الجذعية إلى حل سلسلة من المشكلات في أبحاث الخلايا الجذعية وتعزيز تكنولوجيا الخلايا الجذعية. هناك نوعان من الخلايا الجذعية، وهما الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا الجذعية البالغة. تشير الخلايا الجذعية الجنينية إلى نوع من الخلايا التي تنشأ من الأجنة، وتكون في حالة غير متمايزة، ويمكن أن تتمايز وتجدد نفسها لفترة طويلة، ولديها القدرة على التمايز إلى خلايا أنسجة مختلفة تحت ظروف معينة.

الخلايا الجذعية البالغة هي خلايا غير متمايزة موجودة في نسيج متمايز وقادرة على التجدد الذاتي والتخصص لتشكيل الخلايا التي تشكل ذلك النوع من النسيج. توجد الخلايا الجذعية البالغة في أنسجة وأعضاء مختلفة من الجسم. تكون الخلايا الجذعية البالغة في أنسجة الأفراد البالغين في الغالب في حالة خمول تحت الظروف العادية، ويمكن أن تظهر درجات متفاوتة من القدرات على التجديد والتجدد في الظروف المرضية أو التي تحفزها عوامل خارجية. منذ استخدام الفيبروبلاست البشري بنجاح لتحفيز الخلايا الجذعية متعددة القدرات في عام 2007، يمكن إنتاج الخلايا الجذعية متعددة القدرات البشرية (iPS) بكميات كبيرة، مما يوفر مصدرًا كافيًا من الخلايا لعلاج الأمراض البشرية وإصلاح الأنسجة.

عزل ريوان وآخرون خلايا جذعية من stroma نخاع العظم من نخاع العظم، وحددوا خلايا جذعية من stroma نخاع العظم، ثم استخدموا جزيئات نانوية مغناطيسية فلورية لتوسيم خلايا جذعية من stroma نخاع العظم، وحقنوا هذه الخلايا في نموذج الفئران العارية المصابة بسرطان المعدة عبر الوريد الذيل [59]. أظهرت النتائج أنه بعد الحقن، خلال ساعتين، تجمعت خلايا جذعية من stroma نخاع العظم الموسومة بجزيئات نانوية مغناطيسية فلورية في موقع الورم في الجسم، وبعد 14 يومًا من الحقن، كان لا يزال هناك إشارة فلورية قوية في موقع الورم في الجسم. مع التركيز على مواقع الأورام، تظهر نتائجهم لأول مرة أن خلايا BMSCs الموسومة بجزيئات نانوية مغناطيسية فلورية يمكن أن تبحث بنشاط عن خلايا سرطان المعدة في الجسم. من خلال الاستفادة من خصائص الجزيئات النانوية المغناطيسية الفلورية، تم تحقيق تصوير فلوري وتصوير بالرنين المغناطيسي النووي لموقع الورم. باستخدام مجال مغناطيسي خارجي، تم أيضًا تحقيق علاج مغناطيسي حراري محلي للأورام، مما أدى إلى تثبيط نمو الأورام بشكل كبير وإطالة فترة بقاء الفئران الحاملة للأورام.
دَرَسَت آلية استهداف خلايا جذعية من stroma نخاع العظم لسرطان المعدة في الجسم الحي، ولعب محور CXCL12CXCR4 و CCL19-CCR7 دورًا مهمًا.

كما استخدموا صبغة فلورية قريبة من الأشعة تحت الحمراء DiR لتوسيم خلايا جذعية جنينية للفئران. باستخدام نظام تصوير الحيوانات الصغيرة، لاحظوا أن خلايا الجذعية الجنينية الموسومة بـ DiR يمكن أن تستهدف وتتعرف بنشاط على خلايا سرطان المعدة في الجسم الحي، وحققوا تصويرًا بالفلوروسنت القريب من الأشعة تحت الحمراء لخلايا سرطان المعدة في الجسم الحي. كما تم إثبات أن محور CXCR4-CXCL12 يلعب دورًا رئيسيًا في استهداف سرطان المعدة في الجسم الحي. قاموا بنقل أربعة جينات، Oct4 وSox2 وLIN28 وNanog، إلى خلايا 293T باستخدام جزيئات نانوية مغناطيسية معدلة بواسطة دندريمر، ونجحوا في تحضير خلايا iPS البشرية تحت وسط مشروط. تم أيضًا جمع وسط الثقافة لخلايا iPS التي تم زراعتها لمدة 72 ساعة وزرعها مع خلايا سرطان المعدة MGC803. أظهرت النتائج أن نمو خلايا سرطان المعدة قد تم تثبيطه. تشير هذه النتيجة إلى أن المنتجات التي تفرزها خلايا iPS لها وظيفة تثبيط نمو خلايا سرطان المعدة. كما استخدموا جزيئات نانوية مغناطيسية فلورية لتوسيم خلايا iPS البشرية، وحقنها في فئران عارية تحمل الأورام عن طريق حقن الوريد الذيل. أظهرت النتائج أن خلايا iPS البشرية تجمعت تدريجيًا حول خلايا سرطان المعدة في الجسم الحي. التصوير الفلوري المستهدف والتصوير بالرنين المغناطيسي. تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي، استخدموا أيضًا جهاز تصوير حراري لقياس درجة الحرارة المحلية للورم فوق 45 درجة، بينما كانت درجة حرارة الأعضاء المهمة 38 درجة. لذلك، فإن استخدام مجال مغناطيسي خارجي لإجراء علاج حراري مغناطيسي على الأورام في الجسم له درجة معينة من الأمان. تظهر التجارب أنه: باستخدام العلاج الحراري المغناطيسي للأورام بواسطة مجال مغناطيسي خارجي لمدة شهر، كانت الأورام في مجموعة العلاج أصغر بكثير من تلك في مجموعة التحكم. أظهرت نتائجهم لأول مرة أن خلايا iPS البشرية الموسومة بجزيئات نانوية مغناطيسية فلورية يمكن أن تستهدف وتتعرف بنشاط على خلايا سرطان المعدة في الجسم الحي، وبالاقتران مع مجال مغناطيسي خارجي، يمكنهم تحقيق علاج حراري مغناطيسي للأورام في الجسم الحي. باستخدام خلايا جذعية من نسيج العظام الخاصة بالمريض، أو خلايا جذعية جنينية، أو خلايا iPS، بعد أن تم وسمها بجزيئات نانوية، يمكن تحقيق كل من التصوير الفلوري وعلاج الأورام المحلي، مما يحمل آفاقًا للتحول السريري.

جزيئات RNA النانوية للعلاج المستهدف والمتزامن لسرطان المعدة

قام كوي داسيانغ وآخرون بتصميم وتحضير جزيئات RNA النانوية المستهدفة لكتم جين BRCAA1، كما هو موضح في الشكل 6 [62].

تم اختيار حمض الفوليك كالجزيء المستهدف لسرطان المعدة، وتم اختيار الثلاثة خيوط كجزء من شظية siRNA لجين BRCAA1؛ pRNA-

تم اختيار 3WJ كحامل لتحضير جزيئات RNA النانوية؛ كما هو موضح في الشكل 7، أظهرت النتائج أن: بإمكانها استهداف سرطان المعدة بنشاط، والتراكم تدريجياً في أنسجة سرطان المعدة؛ وتثبيط تعبير جين وبروتين BRCAA1 بشكل ملحوظ، وتثبيط نمو سرطان المعدة، وتقديم تأثير علاجي ملحوظ. هذه هي المرة الأولى التي تُظهر فيها جزيئات RNA النانوية تثبيطاً ملحوظاً لنمو الورم في علاج الأورام الحية. كما يثبت ذلك أن جزيئات RNA النانوية تتمتع بتوافق حيوي جيد، ويمكن أن تتجمع بكفاءة في مواقع الأورام ولها مزايا العلاج المستهدف.

لـ pH بيئة الورم الدقيقة، وROS، وظروف نقص الأكسجين، قام يوي وآخرون بتصميم وتحضير جزيئات نانوية ذاتية التجميع حساسة لـ pH [63]. أولاً، تم دمج المجس D- -توكوفيريل بولي إيثيلين جلايكول 1000 سكسينات (TPGS) مع cis-sensitive pH-

تم ربط أنهدريد أكونيك المعدل بالدكسوروبيسين (TCAD) مع أدوية مضادة للورم لتشكيل ميكيلات ذاتية التجميع، ثم يتم تحميل Ce6 في الميكيلات. بعد الوصول إلى موقع الورم، سيتم كسر الموقع الحساس للرقم الهيدروجيني لإطلاق الأدوية المضادة للورم. في الوقت نفسه، يتم استخدام أداء التصوير الفلوري القريب من الأشعة تحت الحمراء للمواد الحساسة للضوء Ce6 لإضاءة الورم تحت ضوء الأشعة تحت الحمراء القريب، وتحقيق العلاج الضوئي الديناميكي للورم في الوقت نفسه. يمكن أن تحسن هذه المعالجة المزدوجة مع العلاج الكيميائي المستهدف والعلاج الضوئي الديناميكي المستهدف الذي يتحكم فيه الضوء بشكل كبير من كفاءة علاج الأورام وتقليل الآثار الجانبية لأدوية العلاج الكيميائي أثناء إجراء التصوير الفلوري القريب من الأشعة تحت الحمراء على الأورام. من المتوقع أن تزيد بشكل كبير من معدل الشفاء من الأورام وتحسن جودة حياة المرضى.

تم تطوير نانو بروب Ce6-CPT-UCNP المنشط بواسطة ROS والمثار بواسطة ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة [64]. هذه الجسيمات النانوية هي رابط ثيول حساس لـ ROS، ودواء العلاج الكيميائي كامبتوثيسين مرتبط بالرابط الثيولي (المختصر TL-CPT). في الوقت نفسه، تم تعديل الجسيمات النانوية اللامعة (Ce6-CPT-UCNPs) بمادة حساسة للضوء Ce6، وTL-CPT وPEG المكلس. عند تعرضها لأشعة ليزر بطول موجي 980 نانومتر، تطلق UCNPs فلوروسينس عند 645-675 نانومتر. يمكن لـ Ce6 امتصاص ضوء 645-675 نانومتر لتوليد ROS. يمكن استخدام ROS ليس فقط في العلاج الضوئي الديناميكي، ولكن أيضًا لقطع الرابط الثيولي الحساس لـ ROS وإطلاق دواء العلاج الكيميائي CPT. في الوقت نفسه، يمكن استخدام الجسيمات النانوية للتصوير الفلوري. تظهر تجارب التصوير داخل الجسم أن الجسيمات النانوية يمكن استخدامها لتصوير سرطان الرئة في الموقع؛ وتظهر تجارب العلاج داخل الجسم أن Ce6-CPT-UCNPs يمكن استخدامها للعلاج المشترك للعلاج الضوئي الديناميكي والعلاج الكيميائي تحت إشعاع ليزر 980 نانومتر.

جي إن إس@ تم تطوير المجس لتحقيق إطلاق دواء استجابةً لدرجة الحموضة، باستخدام العلاج الضوئي الديناميكي المستحث بواسطة الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) لنجوم الذهب النانوية والعلاج الحراري الضوئي لمادة ICG. تم تطوير خلايا ورمية ذات تعبير عالٍ لمادة MMP2 في بيئة الورم، وتم تجميع الأدوية النانوية ذاتياً من ببتيدات MMP2 المعدلة بـ cy5، والكامبتوثيسين، وحمض الريتينويك، وتم تحقيق توصيل مستهدف وعلاج كيميائي للأورام في الجسم الحي. تم تطوير الحويصلات الدهنية الحساسة للحرارة المستحثة بواسطة الأشعة تحت الحمراء القريبة المستهدفة للميتوكوندريا لتحقيق العلاج المركب للعلاج الحراري الضوئي، والعلاج الضوئي الديناميكي والعلاج الكيميائي.

قام سونغ وآخرون بتخليق بوليمر كتلي مكون من بلاورونيك P123 مع مجموعة كربوكسيل، وربطوا جسم مضاد لعامل نقص الأكسجة HIF 1-alpha بالبوليمر الكتلي المُعد، واستخدموا مجموعات كارهة للماء للتجمع الذاتي مع باكليتاكسيل لتشكيل ميكيلات نانوية مستهدفة مرتبطة بجسم مضاد HIF1-alpha، ومن خلال نماذج خلوية وحيوانية، أثبتت الميكيلات أنها قادرة على تحقيق توصيل وعلاج مستهدف فعال لباكليتاكسيل [66].

مع انتشار مفهوم العلاج الفردي، تولي الطب النانوي الحديث مزيدًا من الاهتمام لتنوع الأورام وخطط العلاج الفردية المناسبة للمرضى. تتمتع التحضيرات النانوية للتشخيص والعلاج بمزايا فريدة في هذا الصدد ولها آفاق تطبيق جيدة. ولكن الأهم من ذلك، يجب على الباحثين كسر المفهوم التقليدي وإيجاد طرق علاج أكثر كفاءة. على سبيل المثال، تتمتع الجسيمات النانوية المدمجة جسديًا للتشخيص والعلاج بمزايا معينة لبعض التطبيقات. بالإضافة إلى توصيل أدوية العلاج الكيميائي التقليدية، يمكن أيضًا استخدام الناقلات النانوية لتوصيل العوامل المناعية. يمكن أن تحفز المناعية استجابات مناعية مضادة للأورام طويلة الأمد وشاملة، خاصة للأورام النقيليّة. يمكن توصيل العديد من التحضيرات المناعية بفعالية إلى الأنسجة المستهدفة مع تحسين الفعالية وتقليل الآثار الجانبية. على الرغم من أن التحضيرات العلاجية النانوية لديها إمكانات كبيرة، لا تزال هناك العديد من الصعوبات في عملية الترجمة السريرية. يجب على الناس أن يكون لديهم فهم عميق للتفاعل بين الجسيمات النانوية والأورام، والتعاون بين التشخيص والعلاج، وإيلاء المزيد من الاهتمام للإنتاج الصناعي للتحضيرات النانوية، والسمية طويلة الأمد، والحلول التنظيمية. بهذه الطريقة، يمكن تحقيق علاج فردي فعال.

مع التطور المستمر لعلوم النانو وعلم الأحياء الورمي، حققت أبحاث الأدوية النانوية المضادة للأورام تقدمًا كبيرًا، حيث تم استخدام 43 دواءً نانويًا في العلاج السريري للأورام حتى الآن مع نتائج جيدة، مثل ليفوسوم الباكليتاكسيل، ليفوسوم الأدوبيسين، مستحلب زيت الصفراء من البط و ليفوسوم الإرينوتيكان (الجدول 1). تدخل الأدوية الحيوية العالمية عصر تكنولوجيا النانو. تتمتع الأدوية النانوية بمزايا معينة في علاج الأورام، مما يمكن أن يحسن

استهداف الأورام بالأدوية، تعزيز استقرار الأدوية، تحسين السلوك الحركي للأدوية، تحسين التوافر البيولوجي، وتقليل الآثار الجانبية السامة للأدوية، وما إلى ذلك. من خلال بناء أنظمة توصيل النانوميدسين ذات الاستجابة للرقم الهيدروجيني، والاستجابة للإنزيمات، والاستجابة للتقليل، والاستجابة للمؤثرات الخارجية مثل الضوء والحرارة والمغناطيسية، يمكن أيضًا تحقيق التحكم الدقيق في إطلاق الأدوية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تغلف النانوميدسين مجموعة متنوعة من الأدوية التصويرية والتشخيصية والعلاجية لتحقيق توصيل مشترك للأدوية والتوضع المشترك وتحقيق تطبيقات متعددة الوظائف ومتعددة العلاجات. في الوقت الحالي، يركز البحث في النانوميدسين المضادة للأورام بشكل رئيسي على توصيل الأدوية المستهدف، وتنظيم البيئة الدقيقة للورم، وعلاج الجينات الورمية، والعلاج المناعي للورم.

لقد ساهم اكتشاف الأدوية الكيميائية بشكل كبير في العلاج السريري للأورام، ولكن الآثار الجانبية السامة الشديدة للأدوية الكيميائية تشكل تحديًا لعلاج الأورام. تتمتع أنظمة توصيل الأدوية المعتمدة على تكنولوجيا النانو بمزايا فريدة في التوصيل المستهدف للأدوية المضادة للأورام. تحتوي أنسجة الأورام على تأثير النفاذية والاحتباس المعزز (تأثير EPR)، ويمكن استهداف الأدوية النانوية بشكل سلبي إلى مواقع الأورام من خلال تأثير EPR. الاستهداف النشط هو استخدام الألفة لجزيئات الاستهداف تجاه خلايا أو أنسجة معينة لتحقيق توصيل مستهدف للأدوية النانوية إلى الأورام، وتشمل الجزيئات المستهدفة الشائعة الأجسام المضادة وقطعها، والببتيدات المستهدفة، والببتيدات المخترقة للغشاء، والأبتامرات، والإنتغرينات، وركائزها.

مع البحث المتعمق حول أنظمة استهداف الناقلات النانوية الجديدة من قبل العلماء المحليين والأجانب، تم تطوير سلسلة من أنظمة توصيل الأدوية النانوية النشطة الجديدة، من بينها، أصبحت الأدوية النانوية الحيوية الممثلة بالبروتينات الدهنية والألبومينات والأغشية الخلوية نقطة جذب للبحث بسبب قدرتها العالية على الاستهداف والتوافق الحيوي. قام هوانغ وآخرون ببناء دواء نانوي مقلد للبروتينات الدهنية يحتوي على مُنشط النسخ 5 siRNA لاختراق حاجز الدم في الدماغ، واستهداف الورم الدبقي، وتقليل تعبيرات مُنشط النسخ 5، وتعزيز موت الخلايا المبرمج في الورم الدبقي. قام زانغ وآخرون بتعديل الحويصلات باستخدام ببتيد قصير غير سام، ، الذي يتفاعل بشكل محدد مع
النطاق الهيكلي المرتبط بالدهون من البروتينات الدهنية لفضح النطاق الهيكلي المرتبط بالمستقبلات للبروتينات الدهنية من أجل توصيل مستهدف إلى الدماغ. يرتبط بروتين الألبومين بالمستقبل gp60 على سطح خلايا البطانة الوعائية مما يسهل نقل الأدوية عبر الغشاء ويزيد من تراكم الأدوية في خلايا الورم. قام يانغ وآخرون بربط المواد الحساسة للضوء مثل ثنائي هيدرو بروفيرين e6 (Ce6) وأوكساليبلاتين ببروتين الألبومين البشري وربطوهما بـ نظام توصيل الأدوية النانوية (HCHOA) عبر نقص الأزوبنزين الحساس للأكسجين، على التوالي. عندما يتم استهداف HCHOA إلى موقع الورم، فإنه يتحلل بسرعة إلى جزيئات نانوية أقل من 10 نانومتر في القطر تحت تأثير بيئة الورم الفقيرة بالأكسجين، مما يعزز بشكل كبير اختراق الورم العميق ويحقق الفعالية التآزرية للعلاج الضوئي والعوامل الكيميائية المضادة للورم.

في السنوات الخمس الماضية، تم إحراز عدة تقدمات في أنظمة البايو نانو القائمة على أغشية الخلايا لتوصيل الأدوية المستهدف إلى مواقع الأورام. تم دراسة الحوامل الشائعة المستخدمة في أغشية الخلايا بشكل رئيسي في أغشية كريات الدم الحمراء، والخلايا الجذعية الوسيطة، والوحيدات/البلاعم، وأغشية خلايا الأورام. يمكن أن تتجمع الأنظمة النانوية المعدلة بأغشية كريات الدم الحمراء ذات الدورة الطويلة في مواقع الأورام من خلال تأثير EPR، ويمكن أن يؤدي تعديل مجموعات استهداف الأورام على سطح أغشية كريات الدم الحمراء إلى تحسين كفاءة توصيل الأدوية بشكل أكبر (الشكل 8). أعد تشاي وزملاؤه نواة من مادة PLGA المحاطة بالمواد الحساسة للضوء ICG واستخرجوا غشاء الخلية من خلايا MCF-7 لإعداد أنظمة توصيل البايو نانو المحاطة بغشاء خلايا الأورام بنجاح (ICNPs). تتمتع ICNPs باستهداف متجانس لخلايا الأورام، واستجابة حرارية ضوئية، وخصائص تصوير فلوري/صوتي ضوئي، مما يتيح دقة مكانية عالية واختراق عميق ومراقبة في الوقت الحقيقي للتوزيع الديناميكي في الجسم الحي أثناء الجمع مع العلاج الحراري الضوئي لتحسين التأثير العلاجي على الأورام [70]. طور زانغ وزملاؤه نظام توصيل نانو مستهدف يستجيب لبيئة الأورام المحاطة بغشاء البلاعم، حيث يمكن أن يتم التخلص من أغشية البلاعم بواسطة تحفيز البيئة الميكروية خارج الخلوية ويتم امتصاص النواة بواسطة خلايا الأورام ويتم إطلاق الدواء بسرعة تحت ظروف pH داخل الخلايا، مما يحسن التأثير العلاجي المضاد للأورام [71]. راجع فنج وزملاؤه
تقدم الجسيمات النانوية المغلفة بغشاء الخلية (CNPs) لتطبيقات طبية حيوية مثل توصيل الأدوية، والعلاج الضوئي، والعلاج المناعي. تمتلك CNPs مزايا واضحة مثل تحسين التوافق الحيوي، وتجنب المناعة، واستهداف الأورام. يمكن أن تقوم CNPs بتوصيل الدواء المحمّل بدقة لعلاج الأورام، ولها قيم تحويلية سريرية.

تشكل خلايا الورم، البلعميات، الخلايا الشجرية، الخلايا الليفية، خلايا T، خلايا B، الخلايا المثبطة المايلويدية، المصفوفة خارج الخلوية، السيتوكينات، البروتيازات، الأوعية الدموية والأوعية اللمفاوية معًا بيئة ميكروية معقدة للورم تتميز بخصائص مختلفة عن الأنسجة الطبيعية، مثل نقص الأكسجة في الأنسجة، البيئة الحمضية قليلاً، تكوين الأوعية الدموية غير الطبيعي والقدرة العالية على الاختزال. يمكن أن تتجنب الأورام التعرف عليها والهجوم من قبل الجهاز المناعي من خلال آليات مختلفة لتحقيق نمو الورم وانتشاره. لذلك، أصبح تنظيم بيئة الورم الميكروية نقطة بحث ساخنة في علاج الأورام، وتركز التطبيقات الحالية لتقنية النانو المستهدفة لبيئة الورم الميكروية بشكل رئيسي على تنظيم نقص الأكسجة في الورم والبلعميات المرتبطة بالورم.

يعيق البيئة الدقيقة منخفضة الأكسجين النشاط المضاد للأورام للخلايا المناعية ذات الصلة ويعزز تكاثر وغزو وانتشار خلايا الورم. أصبح استخدام تكنولوجيا النانو لتحقيق تنظيم مستهدف لبيئة الورم منخفضة الأكسجين لزيادة محتوى الأكسجين في مواقع الورم استراتيجية ناشئة لعلاج السرطان. قام ليو وآخرون بتخليق جزيئات نانوية للتوصيل عبر الأغشية.
تم تجميعه بواسطة الكيتوزان الفلوري مع مادة حساسة للصوت الميسو-تترا(4-كربوكسي فينيل)بورفيرين (TCPP) المرتبطة بالكاتالاز (الشكل 9) لتخفيف نقص الأكسجين في بيئة الأنسجة الورمية عن طريق تحفيز المواد الداخلية للورم. من خلال الكاتالاز [73].

طور تشين وآخرون جزيئات نانوية من السيليكا العضوية المسامية المجوفة المتوسطة السلسلة من الفلوروكربون (FC) لنقل المحسس الصوتي والأكسجين في آن واحد، حيث يمكن للجزيئات النانوية في نموذج سرطان البنكرياس PANC-1 توصيل الأكسجين بفعالية إلى الجزء منخفض الأكسجين من الورم [74].

البلاعم المرتبطة بالأورام (TAMs) تعزز ليس فقط تكوين الأورام وانتشارها، ولكن أيضًا تكوين الأوعية الدموية وزرع خلايا الأورام النقيلي في الأنسجة البعيدة. لذلك، تعتبر TAMs أهدافًا رئيسية لتثبيط تكاثر الأورام وانتشارها. سعى تشاو وزملاؤه إلى التعبير العالي عن بروتين SPARC الغني بالسيستين ومستقبل المانوز في خلايا سرطان القولون وTAMs من النوع M2، وأعدوا جزيئات نانوية من الألبومين المانوزي لتحقيق استهداف مزدوج لخلايا سرطان القولون وTAMs. يمكن أن تزيد هذه الجزيئات النانوية من مستويات ROS في خلايا الأورام، وتعزز موت خلايا الأورام، وتعيد تحويل TAMs من النوع M2، وفي نفس الوقت تثبط تكوين الأوعية الدموية الجديدة للأورام وتكاثر خلايا سرطان القولون المقاومة للأدوية. -ببتيد (ببتيد يستهدف مستقبلات السكافنجر من النوع B1 (SR-B1)) مرتبط بـ M2pep (ببتيد يرتبط بخلايا البلعمة M2). يمكن للجزيئات النانوية أن تمنع بشكل محدد إشارة البقاء لخلايا TAMs وتزيل بشكل كبير خلايا شبيهة بـ M2.

تعمل TAMs على تقليل نمو الميلانوما من خلال تحميل RNA صغير متداخل مضاد لمستقبل عامل تحفيز المستعمرات-1 (anti-CSF1R) على M2NPs [77].

شي وآخرون قاموا بإنشاء نظام جديد لتحميل الأدوية لإعادة برمجة النانو يمكنه عكس نوع TAMs من النوع M2 إلى نوع البلعميات M1 (الشكل 10) بينما يثبط مضخة البروتون والنشاط البروتيني للليزوزوم، ويعزز عرض المستضدات ووظيفة خلايا T لـ TAMs من خلال تعزيز إطلاق المستضدات المرتبطة بالورم في السيتوبلازم لتفكيك الأورام، تثبيط الانتشار ومنع recurrence [78].

تقدم علاج الجينات للأورام طريقة جديدة لعلاج الأورام من خلال توصيل أجزاء الجينات ذات الصلة إلى خلايا الورم. جينديسين هو أول دواء لعلاج الجينات.
تمت الموافقة على تسويقها في العالم بناءً على إعادة التركيب بين فيروس الأدينovirus وجين مثبط الورم (جين الإنسان p53) [79]. لقد جلب ظهور أدوات تحرير الجينات CRISPR/Cas9 فرصًا جديدة لعلاج أدوية الجينات الورمية. منذ أن تم إجراء أول تجربة سريرية لـ CRISPR/Cas9 لعلاج الأورام بواسطة مستشفى غرب الصين في سيتشوان في عام 2016 [80]، دخلت العديد من العلاجات الجينية الورمية المعتمدة على تقنية CRISPR/Cas9 التجارب السريرية. الناقلات الجينية المستخدمة بشكل شائع هي الناقلات الفيروسية وغير الفيروسية، حيث تعتبر الناقلات الفيروسية بشكل رئيسي ناقلات فيروس الأدينovirus ذات كفاءة نقل عالية، ولكن هناك مخاطر محتملة تتعلق بالمناعة، السمية الخلوية وإعادة التركيب الجيني، بينما تتجنب الناقلات غير الفيروسية المخاطر المحتملة للناقلات الفيروسية أثناء توصيل أدوية الجينات.

العلاج الجيني القائم على تكنولوجيا النانو قد

مزايا كبيرة في علاج الأورام. يمكن أن تحمي الأدوية النانوية الأدوية الجينية من التحلل بواسطة البروتيازات قبل الوصول إلى الخلايا المستهدفة، مع تجنب المخاطر المحتملة للناقلات الفيروسية. مع تطور تكنولوجيا النانو، يتم تطبيق المزيد من الحوامل الجينية النانوية الجديدة والفعالة في أبحاث علاج الأورام. قام كيم وآخرون بتحضير جزيئات دهنية تحتوي على ستيرولات نباتية ألكيلية C-24 كحاملات لنقل mRNA. أظهر الشكل متعدد الأوجه للجزيئات النانوية قدرات أفضل في امتصاص الخلايا والاحتفاظ بها.

استخدم باي وآخرون تقنية النانو لتغيير اتجاه الحمض النووي الريبي على شكل سهم للتحكم في الأبتامر النووي أو حمض الفوليك المرتبط بالفقاعات خارج الخلوية لتحقيق توصيل مستهدف إلى الخلايا، مما أظهر قدرة ممتازة على توصيل الجينات وكبح نمو الورم في نماذج زراعة الأورام البروستاتية، ونماذج سرطان الثدي في الموقع، ونماذج زراعة سرطان القولون المستمدة من المرضى [82].

صمم بان وآخرون ناقل نانو يستجيب للضوء تحت الأحمر لــ CRISPR-Cas9 استنادًا إلى جزيئات النانو ذات التحويل العلوي (الشكل 11). تعمل جزيئات النانو ذات التحويل العلوي، كـ “محولات طاقة نانوية”، على تحويل الضوء تحت الأحمر إلى ضوء فوق بنفسجي محلي وتقطع المواد الحساسة للضوء لتحرير Cas9-sgRNA بدقة. من خلال طرق التحكم الخارجية، قدمت هذه الدراسة إمكانيات هائلة لتحرير الجينات المستهدف وعلاج الأورام في الأنسجة العميقة [83].

أصبح العلاج المناعي للأورام واحدة من الاستراتيجيات المهمة لعلاج الأورام وله تأثير جيد في منع نمو الأورام، والانتكاس، والنقائل. حاليًا، تم تطبيق أدوية الأجسام المضادة الأحادية بما في ذلك مثبطات نقاط التفتيش المناعية مثل الأجسام المضادة الأحادية PD-1/PD-L1، والأجسام المضادة الأحادية CTLA-4، وخلايا T المستقبلة لمستقبلات المستضدات المدمجة مثل Kymriah، ولقاحات الأورام الخلوية الذاتية مثل Sipuleucel-T سريريًا وحققت تأثيرات معينة [84]. لقد جلب العلاج المناعي للأورام ثورة جديدة في مجال علاج الأورام، ولكن بسبب عيوب العلاج المناعي للأورام مثل انخفاض التراكم في مواقع الأورام وانخفاض معدل استجابة المرضى بشكل عام، وأيضًا بسبب البيئة الدقيقة للأورام التي توجد فيها خلايا الورم، يمكنها التهرب من التعرف على الجهاز المناعي من خلال آليات مختلفة، مما يؤدي إلى فشل العلاج المناعي للأورام. لذلك، لا يمكن أن تلبي العلاجات المناعية التقليدية للأورام الاحتياجات السريرية بالكامل بعد، ولا يزال البحث عن علاجات مناعية جديدة للأورام ذات الكفاءة العالية والسمية المنخفضة مشكلة رئيسية تحتاج إلى معالجة عاجلة.

مع التطور السريع للأدوية النانوية، تم استخدام أنظمة توصيل الأدوية النانوية على نطاق واسع في دراسة العلاج المناعي للأورام وحققت بعض التقدم. استخدم هو وآخرون ميكيلات كاتيونية قابلة للتفعيل بواسطة الحمض لتوصيل المواد الحساسة للضوء (PS)

ورنا صغير متداخل (siRNA) لتعزيز العلاج المناعي الناتج عن العلاج الضوئي من خلال تثبيط تعبير PD-L1 في خلايا الورم في نموذج ورم الميلانوما B16-F10 أظهر فعالية محسنة بشكل ملحوظ في تثبيط نمو الورم والنقائل البعيدة [85]. تم بناء لقاحات الأورام المعدلة بالمانوز بواسطة يانغ وآخرون [86].

المادة البوليمرية PLGA المحاطة بمحفز مستقبلات Toll-مثل-7 imiquimod والمغطاة بأغشية خلايا الورم كمستضد يمكن أن تعزز نضوج خلايا تقديم المستضد وتعزز التأثير المناعي للورم [87]. قام تشو وآخرون ببناء نظام نانو محاط بمستحضر أوكساليبلاتين ومواد حساسة للضوء PEGylated (الشكل 12)، والتي يمكن أن تتراكم بشكل محدد في الورم وتخترق عمق الورم، وتحرر الدواء بسرعة استجابة للبيئة الحمضية الدقيقة للورم و
الإنزيمات، تحفز موت الخلايا المناعية في خلايا الورم، وتعزز نضوج خلايا الشجرة بالتزامن مع مثبط CD47، وتعزز تقديم المستضد بواسطة خلايا DC، وتثبط بشكل فعال نمو الأورام الأولية والثانوية، وتثبط نقائل الورم وتمنع انتكاسة الورم [88].

معدل استجابة العلاج المناعي للأورام الفردية منخفض وقدرة تنشيط المناعة لا تزال غير كافية، مما لا يزال له قيوده في البحث والتطبيق السريري، لذلك أصبح العلاج المناعي للأورام المعتمد على العلاج الضوئي، والعلاج الحراري الضوئي، والعلاج الإشعاعي ووسائل أخرى محور البحث. أعد ريكسي وآخرون ناقل أكسجين بروتين هجين محمّل بمادة حساسة للضوء Ce 6 من خلال دمج الألبومين البشري مع الهيموغلوبين عبر روابط ثنائية الكبريتيد بين الجزيئات. زادت الجزيئات النانوية من تسلل خلايا T في الأورام، وزادت من العلاج الضوئي الناتج عن

موت الخلايا المناعية، ونشطت خلايا الشجرة، وخلايا T اللمفاوية، وخلايا القاتل الطبيعي في الجسم، وأعاقت تكاثر الورم الأولي وكبتت بشكل فعال الأورام البعيدة ونقائل الرئة [89]. طور لي وآخرون منصة نانوية متعددة الوظائف لتعزيز العلاج المناعي للأورام بالاشتراك مع العلاج الضوئي والعلاج الكيميائي، حيث تعزز العوامل الكيميائية تسلل CTL واستقطاب البلعميات M1، وزيادة حقن الأجسام المضادة PD-L1 تحت الجلد تعزز فعالية مضادة للورم [90]. قام وانغ وآخرون ببناء نظام توصيل دوائي للأجسام المضادة استنادًا إلى جسم مضاد نقطة تفتيش المناعة PD-L1 ( PD-L1) لتوصيل جزيئات حساسة للضوء ICG و PD-L1 (الشكل 13)، مما زاد من تراكم الجزيئات النانوية للأجسام المضادة داخل الورم؛ وزاد من وقت الاحتفاظ لتحقيق إطلاق بطيء لـ جسم مضاد PD-L1 في الأورام؛ وأدى إلى استجابة التهابية في مواقع الأورام بالتزامن مع التأثير الضوئي لـ ICG؛ وزاد من المناعية للأورام [91].

تعزز العلاج الإشعاعي التعرف المناعي على الأورام “الباردة”، مما يؤدي إلى استجابة متنوعة من خلايا T المضادة للورم. استعرض تشينغ وآخرون التقدم في استخدام IL-12 كمكون لقاح سرطان في الموقع لعلاج الأورام. يمكن أن يحفز الإنترلوكين-12 (IL-12) نشاط خلايا T وخلايا القاتل الطبيعي ويحفز إنتاج إنترفيرون غاما. يتمتع IL-12 بمزايا كقاح في الموقع للعلاج المناعي للأورام بالاشتراك مع وسائل علاج السرطان الأخرى مثل العلاج الإشعاعي، ويملك آفاق تطبيق في العلاج السرطاني السريري [92].

طور العلماء الأمريكيون BXQ-350 (المكون من فقاعات نانوية تتكون من البروتين الذي يعبر عنه الجسم بشكل طبيعي، بروتين المنشط C، وجزيء الدهون DOPS)، وهو دواء علاجي يستهدف بشكل انتقائي ويقتل خلايا السرطان دون التأثير على الأنسجة السليمة المحيطة، وقد دخلت المرحلة الأولى من التجارب السريرية. كما أنه قادر على عبور الحاجز الدموي الدماغي، مما يجعل هذا الدواء النانوي فعالًا للغاية في علاج الأورام الدماغية الخبيثة [93].

يعد العلاج الإشعاعي وسيلة علاج محلية تستخدم الإشعاع لعلاج الأورام، وقد أصبح واحدًا من أكثر العلاجات شيوعًا وفعالية للأورام الخبيثة في الممارسة السريرية. ومع ذلك، لا يزال العلاج الإشعاعي يعاني من عيوب مثل الجرعة العالية من الإشعاع، والآثار الجانبية العالية على الأنسجة السليمة، وخاصة مقاومة الأورام القوية للإشعاع. مع تطور الطب النانوي، حظيت المواد النانوية متعددة الوظائف ذات التوافق الحيوي الجيد والسلامة باهتمام واسع وأظهرت إمكانيات جيدة في تطبيقات العلاج الإشعاعي للأورام. إن إدخالها كمحسسات للعلاج الإشعاعي أو حوامل محسسات للعلاج الإشعاعي في العلاج الإشعاعي للأورام لديه القدرة على التغلب على العديد من الصعوبات التي تحد حاليًا من العلاج الإشعاعي للأورام ويوفر فرصًا جديدة لتعزيز التطور الإضافي للعلاج الإشعاعي.

يجب أن يتمتع المحسس المثالي للعلاج الإشعاعي بالمتطلبات التالية: أولاً، يجب أن تتمتع محسسات العلاج الإشعاعي بتوافق حيوي جيد وسلامة لضمان دخول المحسس إلى الورم

الأنسجة ولها تأثير غير سام أو سام قليل على الأنسجة السليمة والخلايا الطبيعية؛ بعد ذلك، يجب أن يكون لمحسس العلاج الإشعاعي مدة نصف عمر بيولوجي مناسبة لضمان التركيز الفعال للمحسس والدواء في الجسم؛ علاوة على ذلك، نظرًا لأن البيئة الدقيقة لمنطقة الورم تختلف عن الأنسجة الطبيعية، يجب أن تكون العوامل المحسسة محددة، مستهدفة خلايا الورم المحسسة، والتي لها تأثير تحسيسي قليل أو معدوم على الخلايا الطبيعية؛ بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تعبر بسهولة عن الحاجز الدموي الدماغي في الأورام الدماغية.

المواد النانوية الحساسة المستخدمة بشكل شائع هي مواد نانوية من المعادن الثمينة مثل الذهب والفضة والبلاتين؛ ومواد نانوية تحتوي على عناصر المعادن الثقيلة مثل الجادولينيوم والهفنيوم والتنتالوم والتنجستن والبزموت؛ ومواد نانوية من الفريت؛ ومواد نانوية شبه موصلة، وغيرها. في عام 2017، من خلال دمج خصائص التحسس الإشعاعي لأسلاك الذهب النانوية ونشاط السيلينيوم النانوي المضاد للورم، صمم فريق البحث بقيادة يو نظام المركب النانوي من الذهب/السيلينيوم، واستخدم جزيئات مستهدفة مزدوجة السطح المعدلة كحسّاس جديد للعلاج الإشعاعي النانوي، لتحقيق طريقة العلاج الكيميائي الإشعاعي المستهدف للورم. أظهر هذا النظام المركب النانوي قدرة ممتازة على استهداف الورم، وسلامة حيوية جيدة، وتحسس فعال للعلاج الإشعاعي، وتأثيرات مضادة للورم ملحوظة. وقد دخل AGuIX، الذي طورته الشركة الفرنسية HTherAguix، في التجربة السريرية للورم النقيلي في الدماغ. ومع ذلك، لا يزال البحث في حساسات النانو في مراحله الأولى، حيث يحمل وعودًا ولكنه يواجه العديد من المشكلات التي يجب حلها.

باختصار، تم استخدام العلاج الكيميائي والعلاج الإشعاعي ووسائل أخرى على نطاق واسع في العلاج السريري للأورام، ولكن العلاج الكيميائي التقليدي والعلاج الإشعاعي ووسائل أخرى لها آثار سامة وجانبية خطيرة، ومن السهل أن تؤدي إلى تكرار الأورام وانتشارها، مما يؤدي إلى فشل العلاج السريري. تواجه العلاجات المناعية الناشئة للأورام مثل الأجسام المضادة وحيدة النسيلة، مثبطات نقاط التفتيش المناعية، ولقاحات الأورام أيضًا تحديات كبيرة مثل انخفاض كفاءة توصيل الأدوية وسوء استجابة المرضى. يمكن أن تستهدف الأدوية النانوية توصيل الأدوية إلى مواقع الأورام، وتحسين الفعالية، وتصبح نقطة بحث ساخنة في أدوية مكافحة الأورام. مع استمرار البحث في بيولوجيا الأورام، أصبح لدى الناس فهم أعمق لآليات بدء الأورام وتطورها وانتشارها. بناءً على تطوير الأورام
لقد أغنت الأبحاث والتطوير في علم الأحياء، وعلم الجينوم، وعلوم النانو، وسائل علاج الأورام بشكل كبير من خلال تطوير أدوية نانوية جديدة، مع مزايا في توصيل الأدوية المستهدف، وتنظيم البيئة الدقيقة للأورام، وتوصيل أدوية الجينات، وتعزيز العلاج المناعي للأورام وغيرها من الجوانب، مما يوفر فرصة جديدة لعلاج الأورام.

عندما ظهرت تقنية النانو لأول مرة في الثمانينيات والتسعينيات، كانت تركز أكثر على تطبيقاتها في المنتجات الإلكترونية. ولم يتم إدراك الدور المهم لتقنية النانو في البحث الطبي والتطبيقات السريرية إلا حوالي عام 2000. بعد ذلك، من أجل السيطرة على قمة تقنية النانو والطب النانوي، استثمرت الحكومات حول العالم بشكل كبير في أبحاثها وتطويرها. على سبيل المثال، في عام 2005، أعلنت الولايات المتحدة عن إطلاق برنامج “تقنية النانو لعلاج السرطان” وأقامت “اتحاد تقنية النانو لعلاج السرطان”. من 2005 إلى 2006، مولت المعاهد الوطنية للصحة (NIH) إنشاء 20 مركزًا للبحث في الطب النانوي في الولايات المتحدة ونفذت مبادرة خارطة طريق الطب النانوي NIH، وتحالف تقنية النانو للمعهد الوطني للسرطان، وبرنامج تميز تقنية النانو للمعهد الوطني للقلب والرئة والدم (PEN)، ومبادرة مؤسسة العلوم الصحية البيئية (NIEHS) للطب النانوي وغيرها من الخطط الرئيسية للطب النانوي التي تنفذ أبحاثًا منهجية واسعة النطاق. بالإضافة إلى ذلك، أصبحت الأبحاث حول تقنية النانو والطب النانوي موضوعًا ساخنًا جديدًا في الدول المتقدمة مثل اليابان وألمانيا والمملكة المتحدة. وفقًا للتقرير “تقنية النانو الحيوية: التطبيقات والأسواق العالمية” الذي نشرته BCC Research في يناير 2011، وصل سوق منتجات تقنية النانو الحيوية إلى مليار في عام 2010، مع التطبيقات الطبية (بما في ذلك توصيل الأدوية والميكروبات) التي تشغل السوق الحالي، مع وصول المبيعات إلى مليار.

لقد حددت الولايات المتحدة الطب النانوي كتركيز رائد، مع التركيز بشكل أساسي على تطبيقاته في علم الأحياء الجزيئي، والكشف المبكر عن الأمراض وعلاجها، وتوصيل الأدوية النانوية، والمحاكاة الحيوية النانوية، والتكنولوجيا النانوية الرئيسية في هندسة الأنسجة، والأجهزة النانوية البيولوجية. المعهد الوطني للصحة
أطلقت الولايات المتحدة الأمريكية “برنامج تكنولوجيا النانو لمكافحة السرطان” في عام 2005، بهدف دمج تكنولوجيا النانو، وبحوث السرطان، والطب الجزيئي، وتحقيق هدفها المتمثل في القضاء على وفيات السرطان والألم بحلول عام 2015 من خلال سلسلة من برامج البحث. المحتوى البحثي الرئيسي هو استخدام تكنولوجيا النانو، والتي تشمل بشكل رئيسي تكنولوجيا المواد النانوية وتكنولوجيا المستشعرات النانوية، لتشكيل بعض تقنيات وأجهزة النانو الجديدة للتشخيص المبكر، والتحذير، والعلاج للأورام الخبيثة. على الرغم من أن “خطة تكنولوجيا النانو لمكافحة السرطان” في الولايات المتحدة لا تزال بعيدة عن تحقيق الهدف الأصلي، إلا أن هذه التكنولوجيا قد رعت عددًا كبيرًا من المواهب التي تعمل في مجال البحث والتطوير في تكنولوجيا النانو، وعززت تطوير تكنولوجيا النانو الطبية، وأرست الأساس لاحتلال الولايات المتحدة لمكانة مهيمنة في مجال الطب الدقيق بتكنولوجيا النانو.

اليابان هي واحدة من أوائل الدول في العالم التي وضعت خططًا لتقنية النانو وأكبر مستثمر في تطوير الأنظمة الميكروإلكتروميكانيكية باستخدام تقنية النانو. يهدف “خطة الدعم الشامل لتقنية النانو” التي نفذتها اليابان إلى تعظيم القدرات المحتملة لمؤسسات البحث المختلفة، وتنظيم العلاقات العامة المشتركة، وبناء مرافق بحث خاصة، وتعزيز البحث والتطوير في تقنية النانو. تركز أبحاث الأجهزة البيولوجية النانوية على الأنظمة الميكرو نانوية لتشخيص وعلاج الآفات في الجسم ومواد النانو المقلدة. نفذت الحكومة اليابانية “خطة تطوير الأجهزة النانوميديكالية” منذ عام 2002، بهدف تطوير مجموعة متنوعة من الأجهزة الطبية الميكروية مثل المناظير ذات المقياس المليمتر، وأجهزة تصوير الخلايا فائقة الدقة التي يمكنها مراقبة نشاط البروتين وأنظمة توصيل الأدوية التي يمكنها توصيل الأدوية بكفاءة إلى الآفات، بهدف تحقيق العملية ضمن سنوات. ولهذا الغرض، أنشأت الحكومة اليابانية “مؤسسة أبحاث تكامل العلوم المتقدمة والرعاية الصحية” في جامعة واسيدا. تستثمر الحكومة 800 مليون ين سنويًا لتنفيذ أبحاث وتطوير تكنولوجيا وأجهزة التشخيص النانوية. وهي رائدة دوليًا في القلوب الاصطناعية، وأنظمة الميكروفلويديات، والروبوتات، والدعامات الدوائية النانوية، ومعدات التصوير الجزيئي، وغيرها.

أطلقت الاتحاد الأوروبي خطة الإطار السابع في عام 2006،
ملتزمون بتحسين الوضع الدولي لتكنولوجيا النانو. تشمل مجالات البحث المقترحة من قبل ألمانيا أنظمة توصيل الأدوية، والتلاعب بالجزيئات الحيوية، وتقنيات الكشف، والإلكترونيات النانوية مع الكيانات البيولوجية، والبحث في واجهات الكيانات البيولوجية وتقنيات الكشف. في الوقت الحالي، يركز البحث على نظام توصيل الأدوية المستهدف بالنانو الذي يمكنه تدمير خلايا الورم، والمستشعرات الحيوية النانوية المستخدمة لتشخيص تكوين الأجسام المضادة في دم الإنسان بعد الإصابة، والأجهزة النانوية المستخدمة لعلاج السرطان وأمراض القلب والأوعية الدموية.

لذلك، فإن هناك اتجاهًا دوليًا لتعزيز البحث والتطوير للأجهزة البيولوجية النانوية المستندة إلى المواد النانوية وتأثيرات النانو، وتعزيز صناعتها بنشاط، مما سيعزز بشكل كبير تطوير الطب الدقيق النانوي، وسيكون له أهمية عملية كبيرة في تعزيز الوضع الدولي في مجال النانوبيو تكنولوجيا، مع فوائد اقتصادية واجتماعية هائلة.

تشير النانوبيوتكنولوجيا إلى النانو تكنولوجيا التي تدرس الظواهر الحياتية. إنها تخصص ناشئ يتكون من التداخل بين النانو تكنولوجيا وعلم الأحياء، وتشمل مجالًا شاملاً متعدد التخصصات من الفيزياء، الكيمياء، علم الكم، الطب، الصيدلة، علوم المواد، الإلكترونيات، علوم الحاسوب، والعديد من المجالات الأخرى. لديها آفاق واسعة للتطبيق والصناعية في مجال الطب الحيوي، وستُستخدم في تشخيص الأمراض، والعلاج الوقائي، وإصلاح الأنسجة والأعضاء، والاستبدال، وغيرها من الجوانب التي تلعب دورًا مهمًا، وهو المحتوى الأساسي للبحث والتطوير في الطب الدقيق النانوي.

لقد تطورت النانوتكنولوجيا بسرعة وحققت سلسلة من النتائج المرضية في فترة زمنية قصيرة. وقد ظهرت نتائج الأبحاث بلا انقطاع، حيث دخلت بعض الإنجازات أو اقتربت من مرحلة التصنيع. على سبيل المثال، منذ تنفيذ NNI في الولايات المتحدة، تم تحقيق اختراقات في الأبحاث الأساسية للنانوتكنولوجيا. من حيث الأبحاث التطبيقية وتطوير المنتجات، تطورت المجالات الأربعة الساخنة وهي رقائق أشباه الموصلات، تشخيص السرطان، المواد الجديدة البصرية، وتتبع الجزيئات الحيوية بسرعة أيضًا. من حيث الكشف عن الأمراض، تم إثبات أن الجسيمات النانوية المغناطيسية، والجسيمات النانوية الذهبية، وغيرها من…
تتمتع الجسيمات النانوية بحساسية أعلى في اكتشاف علامات الأمراض، مما يساعد بشكل كبير في التشخيص المبكر للعديد من الأمراض مثل الأورام؛ في علاج الأمراض، وُجد أن الأدوية التي تستخدم الجسيمات النانوية كحاملات يمكن أن تقلل من الآثار الجانبية وتزيد من استهداف الآفات. في الوقت الحالي، دخلت أدوية النانو مثل دوكسوروبيسين في شكل ليفوسوم و باكليتاكسيل في شكل ألبومين السوق، والعديد من أدوية النانو الأخرى تخضع حاليًا للتجارب السريرية، ومن المتوقع أن تدخل السوق للبيع قريبًا. من التقدم الحالي، من المتوقع أنه في السنوات القادمة في السنوات القادمة، ستستخدم المزيد من تقنيات النانو للكشف والأدوية النانوية في الممارسة السريرية، مما سيوفر حياة المرضى. على سبيل المثال، في مارس 2010، نجح باحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ومؤسسات أخرى في الولايات المتحدة في تطوير نوع من الجسيمات النانوية الدقيقة، التي يمكن أن تدخل الورم من خلال تدفق الدم لدى المرضى، ثم تطلق الأدوية، التي يمكن أن تعيق بدقة الجين السرطاني المسمى RRM2. وقد أثبتت أن طريقة العلاج بتقنية RNAi يمكن أن تعمل في البشر، مما يوفر دليلًا أوليًا. طور علماء من جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، سانتا باربرا، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا علاجًا جديدًا “علاج الكوكتيل” على النطاق النانوي، الذي يمكنه تحديد خلايا الورم في الدم في الوقت نفسه وإطلاق أدوية مضادة للسرطان لتحقيق هدف القضاء على الأورام. تعاون فريق البحث بقيادة داكسينغ كوي مع بيكسيان قوه من الولايات المتحدة لتصميم وتحضير جسيمات RNA نانوية تستهدف جين BRCAA1. أظهرت التجربة أن الجسيمات النانوية RNA المحضرة تتمتع بتوافق حيوي جيد، ويمكن أن تستهدف خلايا سرطان المعدة في الجسم، وتعيق نمو سرطان المعدة، ولها آفاق تطبيق سريري.

لقد كانت أبحاث وتطوير خلايا الجذع نقطة ساخنة عالمية. إن الجمع بين تكنولوجيا النانو وتكنولوجيا خلايا الجذع أدى إلى ظهور مجال بحث جديد، وهو تكنولوجيا النانو لخلايا الجذع [111، 112]، والتي تمثل أيضًا اتجاهًا بحثيًا مهمًا في مجال الطب الدقيق النانوي: إن تطبيق تكنولوجيا النانو في عملية البحث والتطوير لخلايا الجذع يمكن أن يحل العديد من المشكلات في أبحاث خلايا الجذع ويعزز التطور السريع لتكنولوجيا خلايا الجذع. تنقسم خلايا الجذع إلى نوعين، وهما خلايا الجذع الجنينية وخلايا الجذع البالغة [113، 114]. خلايا الجذع الجنينية هي نوع من الخلايا التي تنشأ من الأجنة، وهي غير متمايزة و
قادرة على التمايز الذاتي والتجديد الذاتي على المدى الطويل، ولديها القدرة على التمايز وتشكيل خلايا الأنسجة المختلفة تحت ظروف معينة. من خلال وسم خلايا الجذعية الجنينية للفئران بصبغة الفلورسنت القريبة من الأشعة تحت الحمراء DiR واستخدام نظام تصوير الحيوانات الصغيرة بعد ذلك، يمكن ملاحظة أن خلايا الجذعية الجنينية الموسومة بـ DiR يمكن أن تستهدف وتتعرف بنشاط على خلايا سرطان المعدة في الجسم الحي، مما يحقق تصوير الفلورسنت القريب من الأشعة تحت الحمراء لخلايا سرطان المعدة في الجسم الحي. كما يظهر أن محور CXCR4-CXCL12 يلعب دورًا رئيسيًا في عملية استهداف خلايا الجذعية الجنينية لسرطان المعدة في الجسم الحي. تم أيضًا دراسة تأثير الأنابيب النانوية الكربونية ذات الجدار الواحد على تكاثر وتمايز خلايا الجذعية الجنينية. يمكن أن تدخل الأنابيب النانوية الكربونية المعدلة بالبوليمر إلى خلايا الجذعية الجنينية وتحفز نمو وتطور خلايا الجذعية الجنينية. قام كوي وآخرون بنقل أربعة جينات (Oct4 وSox2 وLIN28 وNanog) إلى خلايا 293T باستخدام جزيئات نانوية مغناطيسية معدلة بالبوليمر، ونجحوا في تحضير خلايا جذعية متعددة القدرات مستحثة بشرية (iPS) في وسط مشروط، كما جمعوا وسط خلايا iPS المزروعة لمدة 72 ساعة، وزرعوها مع خلايا سرطان المعدة MGC803، وخطوط خلايا سرطان الكبد، وخطوط خلايا سرطان الثدي، وما إلى ذلك. أظهرت النتائج أن نمو خلايا سرطان المعدة وغيرها قد تم تثبيطه، مما يشير إلى أن المنتج الذي تفرزه خلايا iPS له وظيفة تثبيط نمو خلايا سرطان المعدة وغيرها. كما استخدموا جزيئات نانوية مغناطيسية فلورية لوسم خلايا iPS البشرية وحقنوها في فئران عارية تحمل الأورام عبر الوريد الذيل. أظهرت النتائج أن خلايا iPS البشرية تجمعت تدريجياً حول خلايا سرطان المعدة في الجسم الحي، وأن تصوير الفلورسنت المستهدف وتصوير الرنين المغناطيسي النووي لخلايا سرطان المعدة تم تحقيقه من خلال الاستفادة من خصائص الجزيئات النانوية المغناطيسية الفلورية. تحت تأثير مجال مغناطيسي في المختبر، باستخدام جهاز تصوير حراري، تم أيضًا اكتشاف أن درجة الحرارة المحلية للورم وصلت إلى أكثر من بينما ظلت درجة حرارة الأعضاء المهمة أقل من لذلك، فإن تنفيذ العلاج الحراري المغناطيسي على الأورام في الجسم الحي باستخدام مجال مغناطيسي مطبق يوفر نتائج علاجية إيجابية [118، 119]. بعد ذلك، قاموا بتخليق قضبان نانوية من الذهب معدلة بأجسام مضادة لـ CXCR4 وتعايشوها مع خلايا iPS البشرية، ولاحظوا أن قضبان الذهب النانوية المعدلة بأجسام مضادة لـ CXCR4 دخلت خلايا iPS البشرية بكفاءة. في
تم حقن خلايا iPS المحملة بأنابيب الذهب المعدلة بـ CXCR4 من خلال الوريد الذيل في نموذج الفأر الحامل للورم، وقد لوحظ أن خلايا iPS كانت قادرة على استهداف موقع الورم، وأن العلاج الضوئي الحراري للورم يمكن تحقيقه بناءً على خصائص امتصاص الضوء وإنتاج الحرارة لأنابيب الذهب. تعتبر خلايا السرطان الجذعية سببًا مهمًا لانتشار الورم وعودته. قاموا بإعداد مجس من نجمة الذهب المرتبطة بالأجسام المضادة CD44، والذي حقق بنجاح التصوير الصوتي الضوئي المستهدف، وتصوير الأشعة المقطعية، والعلاج الضوئي الحراري لخلايا السرطان الجذعية في المعدة، مما أدى إلى تثبيط نمو خلايا السرطان الجذعية بشكل كبير وله قيمة ترجمة سريرية. تظهر السلسلة الحالية من التقدم أن تكنولوجيا النانو للخلايا الجذعية لديها آفاق تطبيق واسعة في البحث والتطوير في مجال الخلايا الجذعية، وهي مجال حاسم في الطب الدقيق.

مجال آخر حاسم في أبحاث الطب الدقيق هو البحث والتطوير للأدوية المستهدفة نانو. تم تصميم الأدوية المستهدفة لاستهداف الأورام المحددة، مما يمكّن من تصوير الأورام المستهدف وعلاجها مع مراقبة التأثير العلاجي. على سبيل المثال، أعد كوندي وآخرون جزيئات نانوية من الذهب بحجم 90 نانومتر مرتبطة بجزيئات تقرير رامان. كانت جزيئات الذهب النانوية معدلة بـ PEG ومجمعة مع مركب الأجسام المضادة-الدواء سيتوكسيماب، وحققت الأجسام المضادة المحضرة من الذهب النانوية SERS ارتباطًا محددًا بـ EGFR لخلايا سرطان الرئة، مما منع بروتين EGF من الوصول إلى خلايا السرطان وأوقف سلسلة الإشارات، وبالتالي أوقف تكاثر وبقاء خلايا السرطان، مع تحقيق تصوير طيف رامان وتحديد حدود أنسجة الورم. أبلغ كوندي وآخرون أن جزيئات الذهب المرتبطة بالجلوكوز استخدمت لتصوير الفلورسنت تحت الأشعة تحت الحمراء القريبة والعلاج المستهدف للأورام، وحققت علاج توصيل siRNA في المختبر وفي الجسم الحي باستخدام مجسات جزيئات الذهب النانوية متعددة الوظائف، حيث تم استخدام المنشورات الذهبية المستهدفة لتصوير الصوت الضوئي المستهدف للأورام المعوية وتم استخدام جزيئات الذهب النانوية المرتبطة بـ siRNA/RGD لتصوير وعلاج سرطان الرئة، مما أدى إلى استجابة شبيهة بالالتهاب واستجابة مناعية، مقدمة تأثير علاجي منخفض الجرعة من siRNA. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام القضبان الذهبية المرتبطة بحمض الفوليك للعلاج الإشعاعي المعزز تحت تصوير الفلورسنت وتصوير الأشعة المقطعية؛

يمكن استخدام الأجسام المضادة BRCAA1 المرتبطة بالنانوبريسمات الذهبية المستهدفة للتصوير الصوتي الضوئي والعلاج الحراري الضوئي لسرطان المعدة؛ يمكن استخدام الكتل النانوية الذهبية المعدلة بـ ce6 المرتبطة بحمض الفوليك للتصوير المستهدف والعلاج الضوئي والعلاج الحراري لسرطان المعدة؛ يمكن استخدام الحويصلات النانوية الذهبية المرتبطة بالمواد الحساسة للضوء للعلاج الحراري والعلاج الضوئي تحت التصوير. يمكن أن تمكّن الأدوية المستجيبة للنانو المصممة لبيئات الأورام الدقيقة (مثل الرقم الهيدروجيني، ROS، نقص الأكسجين، إلخ) من التصوير المستهدف بالإضافة إلى العلاج الكيميائي والعلاج الضوئي للأورام.

تحسين قابلية ذوبان الأدوية غير القابلة للذوبان، وتعزيز امتصاص الأدوية، وزيادة توافر الأدوية الحيوي هي جميعها قضايا ملحة في مجال الصيدلة. من المتوقع أن تسهم مجموعة تكنولوجيا النانو والصيدلة في تسريع حل هذه المشكلة، والتي تعتبر أيضًا اتجاهًا بحثيًا مهمًا في مجال الطب الدقيق النانوي. تزداد مزايا تطبيق تكنولوجيا النانو بوضوح: حيث أن تقليل حجم الجسيمات بشكل كبير يقلل من حجم الأدوية ويزيد بشكل كبير من المساحة السطحية؛ يمكن أن تشكل الأدوية غير القابلة للذوبان تركيزًا محليًا أعلى في الناقلات النانوية، بينما تحسن أيضًا من تشتتها في الماء لتكوين محلول غروي مستقر؛ يتم تعزيز التصاق الدواء، ويتم إطالة مدة الإقامة في موقع الامتصاص؛ يمكن أن تحسن أنظمة توصيل الأدوية النانوية من نفاذية الأغشية واستقرار الأدوية، مما يسهم في تحسين التوافر الحيوي للدواء، خاصة بالنسبة للأدوية من الفئة الثانية (قابلية ذوبان منخفضة، نفاذية عالية) والفئة الرابعة (قابلية ذوبان منخفضة، نفاذية منخفضة) من نظام التصنيف البيولوجي الدوائي (BCS)، هذه التقنية تحظى بتفضيل متزايد من قبل العديد من المؤسسات البحثية والشركات الصيدلانية في الداخل والخارج. على سبيل المثال، في عام 2010، حقق باحثون من قسم أبحاث الخلايا وعلم المناعة في جامعة تل أبيب في إسرائيل ومركز علوم النانو والتكنولوجيا تقدمًا في توصيل الأدوية. قاموا بتطوير ناقل نانوي يمكنه توصيل أدوية العلاج الكيميائي مباشرة إلى خلايا الورم دون التفاعل مع الخلايا الطبيعية. هذا لا يعزز فقط فعالية العلاج الكيميائي، بل يقلل أيضًا من الآثار الجانبية السامة لأدوية العلاج الكيميائي، ويحسن من قدرة المرضى على التكيف وتأثير العلاج.

ستستمر مجالات جديدة من الطب النانوي الدقيق في الظهور والتحسن. مع تطور النانوبيوتكنولوجيا، لن يقوم الباحثون فقط بتقليد
تجمع الجزيئات الموجودة في الطبيعة، ولكن أيضًا تحقيق تحكم أعمق وذو هدف في الهياكل الجزيئية. واحدة من أهم صعوبات تقنية النانو هي عدم القدرة على رؤية كيفية تصرف موضوع البحث فعليًا. على سبيل المثال، الفيروسات أصغر من طول موجة الضوء، ولا يمكن رؤية هياكلها البيولوجية باستخدام المجهر الضوئي القياسي، كما أنه من الصعب أيضًا ملاحظتها باستخدام تقنيات التصوير الأخرى. أنشأ فريق بحثي متعدد التخصصات بالتعاون في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس، استخدم المجهر الإلكتروني بالتبريد لكشف الهيكل ثلاثي الأبعاد بدقة ذرية لفيروسات الأدينو والتفاعلات بين شبكات بروتيناتها، وأنه يمكن تعديل الفيروسات لتمكينها من توصيل الأدوية إلى المواقع المريضة، توفر هذه الاكتشافات معلومات حيوية للباحثين حول العالم الذين يحاولون تعديل فيروسات الأدينو لاستخدامها في اللقاحات وعلاج الجينات السرطانية.

مع التقدم المستمر في الكيمياء والفيزياء وعلم الأحياء وعلوم المواد وغيرها من المجالات، يمكن أن تتوافق بعض الهياكل النانوية مع الخلايا الحية والبروتينات، ويمكن تصميمها لتصنيع الأدوية النانوية والأجهزة النانوية لتشخيص الأمراض والوقاية منها، وهو عنصر مهم في الطب الدقيق النانوي. أشار التقرير “التكنولوجيا الحيوية النانوية: التطبيقات والأسواق العالمية” إلى أن التقنيات الحيوية النانوية التي قد يتم تسويقها في السنوات الخمس المقبلة تشمل: توصيل الأدوية، والتشخيصات، وأدوات البحث والتطوير، والميكروبات القاتلة، وتسلسل الحمض النووي. من المتوقع أن ينمو سوق منتجات التكنولوجيا الحيوية النانوية بمعدل نمو سنوي مركب قدره ، وقد بلغ حجم السوق في عام 2015 مليار. سيشهد سوق التطبيقات الطبية للتكنولوجيا النانوية الحيوية نمواً بمعدل نمو سنوي مركب قدره ، إلى مليار في عام 2017. في سوق أدوات البحث والتطوير، يظهر تسلسل الحمض النووي كفرصة سوقية ناشئة لتكنولوجيا النانو. في عام 2010، كان هذا القطاع من السوق مليون، وفي عام 2017 تجاوزت مليون، بمعدل نمو سنوي قدره .

في المستقبل القريب، ستستخدم النانوبيو تكنولوجيا على نطاق واسع في التطبيقات الطبية السريرية. ستصبح حوامل الأدوية النانوية المستخدمة في العلاج المستهدف للأورام الخبيثة طريقة جديدة للتشخيص والعلاج، وستعزز حوامل الجينات النانوية التطبيق السريري للعلاج الجيني.

تُستخدم تقنية التشخيص باستخدام النانو بروب وتقنية فصل الخلايا باستخدام الخرز المغناطيسي النانوي على نطاق واسع في تطوير المنتجات السريرية والتكنولوجيا الحيوية، وستحل المواد النانوية كزراعة بشرية وتطبيقها في هندسة الأنسجة العديد من عيوب المواد التقليدية في التطبيقات السريرية، كما أن تحويل التكنولوجيا النانوية للأدوية التقليدية وتقنية معالجة الطب الصيني التقليدي ستحسن أيضًا بشكل كبير من التأثير العلاجي للطب الصيني التقليدي. إن الجمع بين تقنية تشخيص الأمراض وتقنية العلاج هو اتجاه التطوير في المستقبل، وسيساعد تطوير التكنولوجيا الحيوية النانوية في تحقيق تكامل تقنيات التشخيص والعلاج في أقرب وقت ممكن. في الوقت نفسه، يمكن أن تجمع استخدامات التكنولوجيا الحيوية النانوية بين العلاج الكيميائي، والعلاج الجيني، والعلاج الإشعاعي، وعلاج الخلايا وغيرها من التقنيات لتحسين فعالية علاج الأورام، وكيفية تحقيق تكامل هذه التقنيات هو اتجاه التطوير المستقبلي.

إن دمج النانو-أونكولوجيا، على غرار التخصص المتنامي، يقدم العديد من التحديات. من المعروف على نطاق واسع أن جسم الإنسان يجسد إطارًا معقدًا يشمل الشبكات العصبية المنتشرة في جميع أنحائه، وأن التفاعل المتناغم بين الجزيئات والخلايا والأنسجة والأعضاء يدعم العمليات الفسيولوجية المثلى [130-132]. إن تحقيق الوظائف المرغوبة للمواد النانوية، والمجسات النانوية، والأدوية النانوية، والأجهزة النانوية داخل جسم الإنسان يمثل تحديًا هائلًا، حيث يتطلب إدخالها استكشافًا دقيقًا لتحديد تأثيرها على العمليات المعقدة للأعضاء والخلايا والأنسجة الأخرى. تتطلب الجهود البحثية الواسعة لتأكيد هذه الادعاءات. لقد قدمت العديد من التحقيقات أدلة تشير إلى أن توصيل المواد النانوية والأجهزة إلى الموقع العلاجي المستهدف يظل ناجحًا في الغالب [133-138]، بينما يسير عدد قليل فقط نحو مواقع بديلة. ومع ذلك، فإن تأثير هذه الكيانات على وظيفة المواقع غير المستهدفة لا يزال غامضًا، مما يتطلب العديد من الدراسات لتحديد ضررها المحتمل أو طبيعتها الحميدة، واكتشاف طبيعة آثارها (مفيدة أو ضارة)، وحل الجدل المستمر حول سلامتها في الجسم الحي. علاوة على ذلك، فإن غياب المنهجيات التجريبية والنظرية المنهجية
يعوق قدرتنا على التحقيق الكمي في الخصائص الهيكلية والميكانيكية والتشوه للمواد النانوية والأجهزة، من بين مواضيع أخرى. وبالتالي، فإن إنشاء نماذج نظرية قوية يمثل تحديات كبيرة في هذا المجال.

يتطلب دمج النانو-أونكولوجيا استخدام مجموعة كبيرة من المواد النانوية الدقيقة، والمجسات النانوية، والأدوية النانوية، والأجهزة النانوية، والأدوات الذكية. لا تؤثر المواد النانوية والآلات النانوية للتشخيص في المختبر على جسم الإنسان، ولكنها تمثل أيضًا تحديًا كبيرًا لتحقيق تصنيع دقيق وإعداد على نطاق واسع لهذه المجسات والآلات النانوية التي تدخل جسم الإنسان. لقد تم تطبيق الطباعة الجزيئية [139]، والتجميع الذاتي [140]، والحفر الناعم [141،142]، والتلاعب بالقوة الذرية [143] بنجاح في إعداد المواد النانوية، ولكن تحقيق التجميع الدقيق للنظام النانوي لا يزال يمثل تحديًا هائلًا. نظرًا للحداثة ودرجة الابتكار العالية المرتبطة بالمواد النانوية، والمجسات النانوية، والأجهزة النانوية، فإن إنشاء معيار تصنيع معترف به عالميًا وإطار تقييم علمي سليم يمثل تحديًا هائلًا.

إن دمج النانو-أونكولوجيا، مستفيدًا من المزايا الكامنة في تكنولوجيا النانو، يحمل القدرة على معالجة التحديات العلمية والتقنية التي تواجه تشخيص الأورام وتحقيق تشخيص دقيق وعلاج بدقة قصوى. على وجه الخصوص، تدفع تقنيات التصنيع الدقيقة والنانوي التقدم في التشخيص والعلاج نحو أساليب ذكية، آلية، مصغرة، وشخصية. تدفع المواد النانوية الجديدة مثل الجرافين [144]، وأنابيب الكربون النانوية [145]، والنقاط الكمومية [146،147]، والتجمعات النانوية الذهبية [148،149] تطوير المواد الطبية الحيوية نحو أداء متفوق، وزيادة التوافق الحيوي، وتحفيز النمو المتمايز. يسهل تصميم وتصنيع المجسات النانوية التقدم في التصوير الجزيئي، بينما يعزز دمج تكنولوجيا النانو مع الطب الصيني التقليدي بشكل كبير من قابلية ذوبان الماء، والسلامة، وفعالية مثل هذه العلاجات [150]. علاوة على ذلك، فإن تطور تكنولوجيا النانو للحمض النووي [151] و
تكنولوجيا النانو للحمض النووي الريبي [152] يمكّن من إنشاء تكنولوجيا نانو مع الأدوية الكيميائية التي تعالج التحديات المتعلقة بالذوبان، بينما يعزز تقارب تكنولوجيا النانو وتكنولوجيا التسلسل ظهور جيل جديد من تقنيات التسلسل النانوية. وهذا بدوره يغذي تطوير أدوات التسلسل النانوية الأساسية، والتقنيات الرائدة، وقدرات البحث والابتكار المستقلة، مما يعزز في النهاية القدرة التنافسية الأساسية المستقلة ويخفف من الاعتماد على الواردات الأجنبية.

باختصار، يُظهر تقارب تكنولوجيا النانو وعلم الأورام الطبية المتكامل، الذي يتوج في مجال النانو-أونكولوجيا المتكاملة، مزايا تقنية ملحوظة ويحتفظ بإمكانات هائلة للتطبيقات العملية. مع استمرار تقدم النانو-أونكولوجيا المتكاملة بثبات، فإنها تستعد لتوليد عوائد اقتصادية واجتماعية كبيرة، مما يعيد تشكيل عالمنا ويعزز جودة الحياة البشرية.

فوهوا يانغ، داكسيانغ كوي: التصور، المنهجية، الإشراف، مراجعة هيكل التصور. جينلي جيانغ، شينيوان كوي، يي شين هوانغ، دونغ مي يان: التحقيق، التصور، تنسيق البيانات، وإعداد المسودة الأصلية. بنسونغ وانغ، زي يانغ، مينغ روي تشين، جون هاو وانغ، يونا زانغ: التحليل الرسمي، الإشراف، والتحقق. جوان ليو، تشينغ زو، شينغ شينغ كوي، جيان ني: الكتابة-المراجعة، والتحرير.

تم دعم هذا العمل ماليًا من قبل مشروع التعاون الدولي لمؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية في الصين (رقم 82020108017)، ومشروع مجموعة الابتكار لمؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية في الصين (رقم 81921002)، ومشروع البحث والتطوير الوطني الرئيسي في الصين (رقم 2017YFA0205301)، ومشروع المعايير من لجنة العلوم والتكنولوجيا في شنغهاي (21DZ2203200)، ومشروع الأدوات من لجنة العلوم والتكنولوجيا في شنغهاي (20142201300)، ومؤسسة العلوم ما بعد الدكتوراه في الصين (رقم المنحة 2020M671130).

يعلن المؤلفون أنهم ليس لديهم أي تعارض في المصالح.

[1] D.M. Fan. Holistic integrative medicine: Toward a new era of medical advancement. Frontiers of Medicine, 2017, 11(1): 152-159. https://doi.org/10.1007/s11684-017-0499-6
[2] R.X. Zhang, H.L. Wong, H.Y. Xue, et al. Nanomedicine of synergistic drug combinations for cancer therapy-Strategies and perspectives. Journal of Controlled Release, 2016, 240: 489-503. https://doi.org/ 10.1016/j.jconrel.2016.06.012
[3] J. Kudr, Y. Haddad, L. Richtera, et al. Magnetic nanoparticles: From design and synthesis to real world applications. Nanomaterials, 2017, 7(9): 243. https://doi. org/10.3390/nano7090243
[4] T. Kang, F.Y. Li, S. Baik, et al. Surface design of magnetic nanoparticles for stimuli-responsive cancer imaging and therapy. Biomaterials, 2017, 136: 98-114. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2017.05.013
[5] K. Sztandera, M. Gorzkiewicz, B. Klajnert-Maculewicz. Gold nanoparticles in cancer treatment. Molecular Pharmaceutics, 2019, 16(1): 1-23. https://doi.org/10. 1021/acs.molpharmaceut.8b00810
[6] N. Elahi, M. Kamali, M.H. Baghersad. Recent biomedical applications of gold nanoparticles: A review. Talanta, 2018, 184: 537-556. https://doi.org/10.1016/j. talanta.2018.02.088
[7] Y. Volkov. Quantum dots in nanomedicine: Recent trends, advances and unresolved issues. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2015, 468(3): 419-427. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2015.07.039
[8] K.J. McHugh, L.H. Jing, A.M. Behrens, et al. Biocompatible semiconductor quantum dots as cancer imaging agents. Advanced Materials, 2018, 30(18): e1706356. https://doi.org/10.1002/adma. 201706356
[9] D. Maiti, X.M. Tong, X.Z. Mou, et al. Carbon-based nanomaterials for biomedical applications: A recent study. Frontiers in Pharmacology, 2018, 9: 1401. https:// doi.org/10.3389/fphar.2018.01401
[10] F. Farjadian, A. Roointan, S. Mohammadi-Samani, et al. Mesoporous silica nanoparticles: Synthesis, pharmaceutical applications, biodistribution, and biosafety assessment. Chemical Engineering Journal, 2019, 359: 684-705. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018. 11.156
[11] M. Manzano, M. Vallet-Regí. Mesoporous silica nanoparticles for drug delivery. Advanced Functional Materials, 2020, 30(2): 1902634. https://doi.org/10.1002 /adfm. 201902634
[12] A. Gao, X.L. Hu, M. Saeed, et al. Overview of recent advances in liposomal nanoparticle-based cancer immunotherapy. Acta Pharmacologica Sinica, 2019, 40(9): 1129-1137. https://doi.org/10.1038/s41401-019-0281-1
[13] Y. Panahi, M. Farshbaf, M. Mohammadhosseini, et al. Recent advances on liposomal nanoparticles: Synthesis, characterization and biomedical applications. Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology, 2017, 45(4): 788-799. https://doi.org/10.1080/21691401.2017. 1282496
[14] Y.Z. Shen, W.T. Li. HA/HSA co-modified erlotinibalbumin nanoparticles for lung cancer treatment. Drug Design, Development and Therapy, 2018, 12: 2285-2292. https://doi.org/10.2147/DDDT.S169734
[15] R. Solanki, H. Rostamabadi, S. Patel, et al. Anticancer
nano-delivery systems based on bovine serum albumin nanoparticles: A critical review. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 193: 528-540. https:// doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.10.040
[16] S.H. Wen, J.J. Zhou, K.Z. Zheng, et al. Advances in highly doped upconversion nanoparticles. Nature Communications, 2018, 9: 2415. https://doi.org/10.1038/ s41467-018-04813-5
[17] S. Wilhelm. Perspectives for upconverting nanoparticles. ACS Nano, 2017, 11(11): 10644-10653. https:// doi.org/10.1021/acsnano.7b07120
[18] J. Chao, H.L. Zhang, Y.K. Xing, et al. Programming DNA origami assembly for shape-resolved nanomechanical imaging labels. Nature Protocols, 2018, 13(7): 1569-1585. https://doi.org/10.1038/s41596-018-0004-y
[19] Y.S. Chen, S.L. Cheng, A.M. Zhang, et al. Salivary analysis based on surface enhanced Raman scattering sensors distinguishes early and advanced gastric cancer patients from healthy persons. Journal of Biomedical Nanotechnology, 2018, 14(10): 1773-1784. https://doi. org/10.1166/jbn.2018.2621
[20] M.A. Aslam, C.L. Xue, K. Wang, et al. SVM based classification and prediction system for gastric cancer using dominant features of saliva. Nano Biomedicine and Engineering, 2019, 12(1): 1-13. https://doi.org/10. 5101/nbe.v12i1.p1-13
[21] D.P. Yang, S.H. Chen, P. Huang, et al. Bacteriatemplate synthesized silver microspheres with hollow and porous structures as excellent SERS substrate. Green Chemistry, 2010, 12(11): 2038-2042. https://doi. org/10.1039/C0GC00431F
[22] X.C. Yu, L. He, M. Pentok, et al. An aptamer-based new method for competitive fluorescence detection of exosomes. Nanoscale, 2019, 11(33): 15589-15595. https:// doi.org/10.1039/C9NR04050A
[23] R. Huang, L. He, S. Li, et al. A simple fluorescence aptasensor for gastric cancer exosome detection based on branched rolling circle amplification. Nanoscale, 2020, 12(4): 2445-2451. https://doi.org/10.1039/ C9NR08747H
[24] D. Zhu, W. Liu, W.F. Cao, et al. Multiple amplified electrochemical detection of microRNA-21 using hierarchical flower-like gold nanostructures combined with gold-enriched hybridization chain reaction. Electroanalysis, 2018, 30(7): 1349-1356. https://doi.org /10.1002/elan. 201700696
[25] Y. Zhang, Z.H. Shuai, H. Zhou, et al. Single-molecule analysis of microRNA and logic operations using a smart plasmonic nanobiosensor. Journal of the American Chemical Society, 2018, 140(11): 3988-3993. https://doi.org/10.1021/jacs.7b12772
[26] J.P. Zhang, Y.L. Liu, X. Zhi, et al. DNA-templated silver nanoclusters locate microRNAs in the nuclei of gastric cancer cells. Nanoscale, 2018, 10(23): 11079-11090. https://doi.org/10.1039/C8NR02634C
[27] Y.Y. Tian, L. Zhang, L.H. Wang. DNA-functionalized plasmonic nanomaterials for optical biosensing. Biotechnology Journal, 2020, 15(1): e1800741. https:// doi.org/10.1002/biot. 201800741
[28] S.J. Lin, X. Zhi, D. Chen, et al. A flyover style microfluidic chip for highly purified magnetic cell separation. Biosensors and Bioelectronics, 2019, 129: 175-181. https://doi.org/10.1016/j.bios.2018.12.058
[29] H. Tang, J.Q. Niu, X.N. Pan, et al. Topology optimization based deterministic lateral displacement array design for cell separation. Journal of Chromatography A, 2022, 1679: 463384. https://doi.org/10.1016/j.chroma. 2022.463384
[30] X. Zhi, M. Deng, H. Yang, et al. A novel HBV genotypes detecting system combined with microfluidic chip, loop-mediated isothermal amplification and GMR sensors. Biosensors and Bioelectronics, 2014, 54: 372-377. https://doi.org/10.1016/j.bios.2013.11.025
[31] Y. Zheng, K. Wang, J.J. Zhang, et al. Simultaneous Quantitative Detection of Helicobacter Pylori Based on a Rapid and Sensitive Testing Platform using Quantum Dots-Labeled Immunochromatiographic Test Strips. Nanoscale Research Letters, 2016, 11(1): 62. https://doi. org/10.1186/s11671-016-1254-7
[32] S. Gao, L. Kang, M. Deng, et al. A giant magnetoimpedance-based microfluidic system for multiplex immunological assay. Nano Biomedicine and Engineering, 2016, 8(4): 240-245. https://doi.org/10. 5101/nbe.v8i4.p240-245
[33] K. Wang, J.C. Yang, H. Xu, et al. Smartphone-imaged multilayered paper-based analytical device for colorimetric analysis of carcinoembryonic antigen. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2020, 412(11): 2517-2528. https:// doi.org/10.1007/s00216-020-02475-1
[34] K. Wang, D.X. Cui. The application of immunochromatographic analysis in early detection of gastric cancer. In: Gastric Cancer Prewarning and Early Diagnosis System. Dordrecht: Springer, 2017: 129-156. https://doi.org/10.1007/978-94-024-0951-2_8
[35] W.J. Wu, X.Y. Liu, M.F. Shen, et al. Multicolor quantum dot nanobeads based fluorescence-linked immunosorbent assay for highly sensitive multiplexed detection. Sensors and Actuators B: Chemical, 2021, 338: 129827. https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.129827
[36] J.A. Harrell, R. Kopelman. Biocompatible probes measure intracellular activity. Biophotonics International, 2000, 7: 22-24.
[37] R. Weissleder. Molecular imaging: Exploring the next frontier. Radiology, 1999, 212(3): 609-614. https://doi. org/10.1148/radiology.212.3.r99se18609
[38] C. Wang, C.C. Bao, S.J. Liang, et al. HAI-178 antibodyconjugated fluorescent magnetic nanoparticles for targeted imaging and simultaneous therapy of gastric cancer. Nanoscale Research Letters, 2014, 9(1): 274. https:// doi.org/10.1186/1556-276X-9-274
[39] T. Yin, H.G. Wu, Q. Zhang, et al. In vivo targeted therapy of gastric tumors via the mechanical rotation of a flower-like @Au nanoprobe under an alternating magnetic field. NPG Asia Materials, 2017, 9(7): e408. https:// doi.org/10.1038/am.2017.117
[40] B.F. Pan, D.X. Cui, Y. Sheng, et al. Dendrimer-modified magnetic nanoparticles enhance efficiency of gene delivery system. Cancer Research, 2007, 67(17): 8156-8163. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-064762
[41] Y.F. Kong, J. Chen, F. Gao, et al. A multifunctional ribonuclease-A-conjugated CdTe quantum dot cluster nanosystem for synchronous cancer imaging and therapy. Small, 2010, 6(21): 2367-2373. https://doi.org/ 10.1002/smll. 201001050
[42] J. Ruan, H. Song, Q.R. Qian, et al. HER2 monoclonal antibody conjugated RNase-A-associated CdTe quantum dots for targeted imaging and therapy of gastric cancer. Biomaterials, 2012, 33(29): 7093-7102. https://doi.org/ 10.1016/j.biomaterials.2012.06.053
[43] C. Li, Y. Ji, C. Wang, et al. BRCAA1 antibody- and Her2 antibody-conjugated amphiphilic polymer engineered quantum dots for targeted imaging of gastric cancer. Nanoscale Research Letters, 2014, 9: 244. https://doi.org/10.1186/1556-276X-9-244
[44] P. Huang, J. Lin, X.S. Wang, et al. Light-triggered theranostics based on photosensitizer-conjugated carbon dots for simultaneous enhanced-fluorescence imaging and photodynamic therapy. Advanced Materials, 2012, 24(37): 5104-5110. https://doi.org/10.1002/adma. 201200650
[45] Z.M. Li, P. Huang, X.J. Zhang, et al. RGD-conjugated dendrimer-modified gold nanorods for in vivo tumor targeting and photothermal therapy. Molecular Pharmaceutics, 2010, 7(1): 94-104. https://doi.org/10. 1021/mp9001415
[46] P. Huang, L. Bao, C.L. Zhang, et al. Folic acid-
conjugated Silica-modified gold nanorods for X-ray/CT imaging-guided dual-mode radiation and photo-thermal therapy. Biomaterials, 2011, 32(36): 9796-9809. https:// doi.org/10.1016/j.biomaterials.2011.08.086
[47] S.H. Chen, C.C. Bao, C.L. Zhang, et al. EGFR antibody conjugated bimetallic Au@Ag nanorods for enhanced SERS-based tumor boundary identification, targeted photoacoustic imaging and photothermal therapy. Nano Biomedicine and Engineering, 2016, 8(4): 315-328. https:// doi.org/10.5101/nbe.v8i4.p315-328
[48] C.C. Bao, N. Beziere, P. del Pino, et al. Gold nanoprisms as optoacoustic signal nanoamplifiers for in vivo bioimaging of gastrointestinal cancers. Small, 2013, 9(1): 68-74. https://doi.org/10.1002/smll.201201779
[49] S.J. Liang, C. Li, C.L. Zhang, et al. CD44v6 monoclonal antibody-conjugated gold nanostars for targeted photoacoustic imaging and plasmonic photothermal therapy of gastric cancer stem-like cells. Theranostics, 2015, 5(9): 970-984. https://doi.org/10.7150/thno. 11632
[50] X. Zhi, Y.L. Liu, L.N. Lin, et al. Oral pH sensitive GNS@ab nanoprobes for targeted therapy of Helicobacter pylori without disturbance gut microbiome. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 2019, 20: 102019. https://doi.org/10.1016/j.nano.2019. 102019
[51] Z.J. Zhou, C.L. Zhang, Q.R. Qian, et al. Folic acidconjugated silica capped gold nanoclusters for targeted fluorescence/X-ray computed tomography imaging. Journal of Nanobiotechnology, 2013, 11: 17. https://doi. org/10.1186/1477-3155-11-17
[52] C.L. Zhang, Z.J. Zhou, X. Zhi, et al. Insights into the distinguishing stress-induced cytotoxicity of chiral gold nanoclusters and the relationship with GSTP1. Theranostics, 2015, 5(2): 134-149. https://doi.org/10. 7150/thno. 10363
[53] C. Zhou, G.Y. Hao, P. Thomas, et al. Near-infrared emitting radioactive gold nanoparticles with molecular pharmacokinetics. Angewandte Chemie International Edition, 2012, 51(40): 10118-10122. https://doi.org/10. 1002/anie. 201203031
[54] M. He, P. Huang, C.L. Zhang, et al. Phase- and sizecontrollable synthesis of hexagonal upconversion rareearth fluoride nanocrystals through an oleic acid/ionic liquid two-phase system. Chemistry, 2012, 18(19): 5954-5969. https://doi.org/10.1002/chem. 201102419
[55] J.B. Ma, P. Huang, M. He, et al. Folic acid-conjugated nanoprobes for targeting dualmodality imaging of upconversion luminescence and Xray computed tomography. The Journal of Physical Chemistry B, 2012, 116(48): 14062-14070. https://doi. org/10.1021/jp309059u
[56] F. Chen, P. Huang, Y.J. Zhu, et al. The photoluminescence, drug delivery and imaging properties of multifunctional dual-doped hydroxyapatite nanorods. Biomaterials, 2011, 32(34): 9031-9039. https:// doi.org/10.1016/j.biomaterials.2011.08.032
[57] X. Hu, J.H. Sun, F.Y. Li, et al. Renal-clearable hollow bismuth subcarbonate nanotubes for tumor targeted computed tomography imaging and chemoradiotherapy. Nano Letters, 2018, 18(2): 1196-1204. https://doi.org/ 10.1021/acs.nanolett.7b04741
[58] C.Y. Wang, Y.P. Xiao, W.W. Zhu, et al. Photosensitizermodified nanoparticles to enhance photodynamic treatment of abscesses and boost immune protection for treated mice. Small, 2020, 16(28): e2000589. https://doi. org/10.1002/smll. 202000589
[59] Y. Ding, Q. Yan, J.W. Ruan, et al. Bone marrow mesenchymal stem cells and electroacupuncture downregulate the inhibitor molecules and promote the axonal regeneration in the transected spinal cord of rats. Cell Transplantation, 2011, 20(4): 475-491. https://doi. org/10.3727/096368910X528102
[60] J. Ruan, H. Song, C. Li, et al. DiR-labeled Embryonic Stem Cells for Targeted Imaging of in vivo Gastric

Cancer Cells. Theranostics, 2012, 2(6): 618-628. https:// doi.org/10.7150/thno. 4561
[61] J. Ruan, J. Shen, Z. Wang, et al. Efficient preparation and labeling of human induced pluripotent stem cells by nanotechnology. International Journal of Nanomedicine, 2011, 6: 425-435. https://doi.org/10.2147/IJN.S16498
[62] D.X. Cui, C.L. Zhang, B. Liu, et al. Regression of gastric cancer by systemic injection of RNA nanoparticles carrying both ligand and siRNA. Scientific Reports, 2015, 5: 10726. https://doi.org/10.1038/srep10726
[63] C.X. Yue, Y.M. Yang, C.L. Zhang, et al. ROSresponsive mitochondria-targeting blended nanoparticles: Chemo- and photodynamic synergistic therapy for lung cancer with on-demand drug release upon irradiation with a single light source. Theranostics, 2016, 6(13): 2352-2366. https://doi.org/10.7150/thno
[64] C.X. Yue, C.L. Zhang, G. Alfranca, et al. Near-Infrared Light Triggered ROS-activated Theranostic Platform based on Ce6-CPT-UCNPs for Simultaneous Fluorescence Imaging and Chemo-Photodynamic Combined Therapy. Theranostics, 2016, 6(4): 456-469. https://doi.org/10.7150/thno. 14101
[65] Y.L. Liu, Y.X. Pan, W. Cao, et al. A tumor microenvironment responsive biodegradable – based nanoplatform for the enhanced photodynamic therapy and improved PD-L 1 immunotherapy. Theranostics, 2019, 9(23): 6867-6884. https://doi.org/10.7150/thno. 37586
[66] H. Song, R. He, K. Wang, et al. Anti-HIF-1 antibodyconjugated pluronic triblock copolymers encapsulated with Paclitaxel for tumor targeting therapy. Biomaterials, 2010, 31(8): 2302-2312. https://doi.org/10.1016/j. biomaterials.2009.11.067
[67] J.L. Huang, G. Jiang, Q.X. Song, et al. Lipoproteinbiomimetic nanostructure enables efficient targeting delivery of siRNA to Ras-activated glioblastoma cells via macropinocytosis. Nature Communications, 2017, 8: 15144. https://doi.org/10.1038/ncomms15144
[68] Z. Zhang, J. Guan, Z.X. Jiang, et al. Brain-targeted drug delivery by manipulating protein corona functions. Nature Communications, 2019, 10: 3561. https://doi.org/ 10.1038/s41467-019-11593-z
[69] G.B. Yang, S.Z.F. Phua, W.Q. Lim, et al. A hypoxiaresponsive albumin-based nanosystem for deep tumor penetration and excellent therapeutic efficacy. Advanced Materials, 2019, 31(25): e1901513. https://doi.org/10. 1002/adma.201901513
[70] Z.L. Chai, D.N. Ran, L.W. Lu, et al. Ligand-modified cell membrane enables the targeted delivery of drug nanocrystals to glioma. ACS Nano, 2019, 13(5): 5591-5601. https://doi.org/10.1021/acsnano.9b00661
[71] Y. Zhang, K.M. Cai, C. Li, et al. Macrophage-membrane-coated nanoparticles for tumor-targeted chemotherapy. Nano Letters, 2018, 18(3): 1908-1915. https:// doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b05263
[72] R.H. Fang,W.W. Gao, L.F. Zhang. Targeting drugs to tumours using cell membrane-coated nanoparticles. Nat Rev Clin Oncol, 2023, 20(1): 33-48. https://doi.org/10. 1038/s41571-022-00699-x
[73] G.Z. Li, S.P. Wang, D.S. Deng, et al. Fluorinated chitosan to enhance transmucosal delivery of sonosensitizer-conjugated catalase for sonodynamic bladder cancer treatment post-intravesical instillation. ACS Nano, 2020, 14(2): 1586-1599. https://doi.org/10. 1021/acsnano.9b06689
[74] J. Chen, H.L. Luo, Y. Liu, et al. Oxygen-self-produced nanoplatform for relieving hypoxia and breaking resistance to sonodynamic treatment of pancreatic cancer. ACS Nano, 2017, 11(12): 12849-12862. https:// doi.org/10.1021/acsnano.7b08225
[75] C. Feng, R.Z. Chen, W.W. Fang, et al. Synergistic effect of CD47 blockade in combination with cordycepin treatment against cancer. Frontiers in Pharmacology, 2023, 14: 1144330. https://doi.org/10.3389/fphar.2023.

1144330
[76] P.F. Zhao, W.M. Yin, A.H. Wu, et al. Dual-targeting to cancer cells and M2 macrophages via biomimetic delivery of mannosylated albumin nanoparticles for drugresistant cancer therapy. Advanced Functional Materials, 2020, 30(16): 1700403. https://doi.org/10. 1002/adfm. 201700403
[77] Y. Qian, S. Qiao, Y.F. Dai, et al. Molecular-targeted immunotherapeutic strategy for melanoma via dualtargeting nanoparticles delivering small interfering RNA to tumor-associated macrophages. ACS Nano, 2017, 11(9): 9536-9549. https://doi.org/10.1021/acsnano. 7b05465
[78] C.R. Shi, T. Liu, Z.D. Guo, et al. Reprogramming tumorassociated macrophages by nanoparticle-based reactive oxygen species photogeneration. Nano Letters, 2018, 18(11): 7330-7342. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett. 8b03568
[79] W.W. Zhang, L.J. Li, D.G. Li, et al. The first approved gene therapy product for cancer ad-p53 (gendicine): 12 years in the clinic. Human Gene Therapy, 2018, 29(2): 160-179. https://doi.org/10.1089/hum.2017.218
[80] T.Z. Zhan, N. Rindtorff, J. Betge, et al. CRISPR/Cas9 for cancer research and therapy. Seminars in Cancer Biology, 2019, 55: 106-119. https://doi.org/10.1016/j. semcancer.2018.04.001
[81] J. Kim, A. Jozic, Y.X. Lin, et al. Engineering lipid nanoparticles for enhanced intracellular delivery of mRNA through inhalation. ACS Nano, 2022, 16(9): 14792-14806. https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05647
[82] F.M. Pi, D.W. Binzel, T.J. Lee, et al. Nanoparticle orientation to control RNA loading and ligand display on extracellular vesicles for cancer regression. Nature Nanotechnology, 2018, 13(1): 82-89. https://doi.org/10. 1038/s41565-017-0012-z
[83] Y.C. Pan, J.J. Yang, X.W. Luan, et al. Near-infrared upconversion-activated CRISPR-Cas9 system: A remotecontrolled gene editing platform. Science Advances, 2019, 5(4): eaav7199. https://doi.org/10.1126/sciadv. aav7199
[84] R.B. Patel, M.Z. Ye, P.M. Carlson, et al. Development of an in situ cancer vaccine via combinational radiation and bacterial-membrane-coated nanoparticles. Advanced Materials, 2019, 31(43): 1902626. https://doi.org/10. 1002/adma. 201902626
[85] B. Hou, D.G. Wang, J. Gao, H. Wang, Y.P. Li, H.J. Yu. Advances of microenvironment-activated nanosized drug delivery system for cancer immunotherapy. Acta Pharmaceutica Sinica, 2019, 12, 1802-1809. (in Chinese)
[86] R. Yang, J. Xu, L.G. Xu, et al. Cancer cell membranecoated adjuvant nanoparticles with mannose modification for effective anticancer vaccination. Nano, 2018, 12(6): 5121-5129. https://doi.org/10.1021/ acsnano.7b09041
[87] L.Q. Liu, Y. Wang, X. Guo, et al. A biomimetic polymer magnetic nanocarrier polarizing tumor-associated macrophages for potentiating immunotherapy. Small, 2020, 16(38): e2003543. https://doi.org/10.1002/smll. 202003543
[88] F.Y. Zhou, B. Feng, H.J. Yu, et al. Tumor microenvironment-activatable prodrug vesicles for nanoenabled cancer chemoimmunotherapy combining immunogenic cell death induction and CD47 blockade. Advanced Materials, 2019, 31(14): e1805888. https://doi. org/10.1002/adma. 201805888
[89] O. Rixe, J.C. Morris, V.K. Puduvalli, et al. First-inhuman, first-in-class phase 1a study of BXQ-350 for solid tumors and gliomas. Journal of Clinical Oncology, 2018, 36(15_suppl): 2517. https://doi.org/10.1200/jco. 2018.36.15_suppl. 2517
[90] W. Li, F.L. Wu, S.L. Zhao, et al. Correlation between PD-1/PD-L1 expression and polarization in tumorassociated macrophages: A key player in tumor
immunotherapy. Cytokine & Growth Factor Reviews, 2022, 67: 49-57. https://doi.org/10.1016/j.cytogfr.2022. 07.004
[91] W.Q. Wang, Y.L. Jin, X. Liu, et al. Endogenous stimuliactivatable nanomedicine for immune theranostics for cancer. Advanced Functional Materials, 2021, 31(26): 2100386. https://doi.org/10.1002/adfm. 202100386
[92] E. M. Cheng, N. W. Tsarovsky, P. M, Sondel, A. L. Rakhmilevich. Interleukin-12 as an in situ cancer vaccine component: a review. Cancer Immunol Immunother, 2022, 71(9): 2057-2065. https://doi.org/10. 1007/s00262-022-03144-1
[93] L. Zhou, P.C. Zhang, H. Wang, et al. Smart nanosized drug delivery systems inducing immunogenic cell death for combination with cancer immunotherapy. Accounts of Chemical Research, 2020, 53(9): 1761-1772. https:// doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00254
[94] Y.Z. Chang, L.Z. He, Z.B. Li, et al. Designing core-shell gold and selenium nanocomposites for cancer radiochemotherapy. ACS Nano, 2017, 11(5): 4848-4858. https://doi.org/10.1021/acsnano.7b01346
[95] H.J. Song, H. Sun, N.N. He, et al. Gadolinium-based ultra-small nanoparticles augment radiotherapy-induced T-cell response to synergize with checkpoint blockade immunotherapy. Nanoscale, 2022, 14(31): 11429-11442. https://doi.org/10.1039/D2NR02620A
[96] A. Wicki, D. Witzigmann, V. Balasubramanian, et al. Nanomedicine in cancer therapy: Challenges, opportunities, and clinical applications. Journal of Controlled Release, 2015, 200: 138-157. https://doi.org/ 10.1016/j.jconrel.2014.12.030
[97] M.L. Etheridge, S.A. Campbell, A.G. Erdman, et al. The big picture on nanomedicine: The state of investigational and approved nanomedicine products. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 2013, 9(1): 1-14. https://doi.org/10.1016/j.nano.2012.05.013
[98] Chen, H. B., Gu, Z. J., An, H. W., Chen, C. Y., Chen, J., Cui, R., Chen, S. Q., Chen, W. H., Chen, X. S., Chen, X. Y. et al. Precise nanomedicine for intelligent therapy of cancer. Science China Chemistry, 2018, 61(12): 1503-1552. https://doi.org/10.1007/s11426-018-9397-5
[99] M. Germain, F. Caputo, S. Metcalfe, et al. Delivering the power of nanomedicine to patients today. Journal of Controlled Release, 2020, 326: 164-171. https://doi.org/ 10.1016/j.jconrel.2020.07.007
[100] E.K.H. Chow, D. Ho. Cancer nanomedicine: From drug delivery to imaging. Science Translational Medicine, 2013, 5(216): 216rv4 https://doi.org/10.1126/ scitranslmed. 3005872
[101] Gonzalez-Valdivieso, J., Girotti, A., Schneider, J., Arias, F. J. Advanced nanomedicine and cancer: Challenges and opportunities in clinical translation. International Journal of Pharmaceutics, 2021, 599: 120438. https:// doi.org/10.1016/j.ijpharm.2021.120438
[102] C. von Roemeling, W. Jiang, C.K. Chan, et al. Breaking down the barriers to precision cancer nanomedicine. Trends in Biotechnology, 2017, 35(2): 159-171. https:// doi.org/10.1016/j.tibtech.2016.07.006
[103] J.I. Hare, T. Lammers, M.B. Ashford, et al. Challenges and strategies in anti-cancer nanomedicine development: An industry perspective. Advanced Drug Delivery Reviews, 2017, 108: 25-38. https://doi.org/10.1016/j. addr.2016.04.025
[104] Z.M. Li, X.T. Shan, Z.D. Chen, et al. Applications of surface modification technologies in nanomedicine for deep tumor penetration. Advanced Science, 2020, 8(1): 2002589. https://doi.org/10.1002/advs. 202002589
[105] S. Kunjachan, J. Ehling, G. Storm, et al. Noninvasive imaging of nanomedicines and nanotheranostics: Principles, progress, and prospects. Chemical Reviews, 2015, 115(19): 10907-10937. https://doi.org/10.1021/ cr500314d
[106] Y.Z. Min, J.M. Caster, M.J. Eblan, et al. Clinical translation of nanomedicine. Chemical Reviews, 2015,

115(19): 11147-11190. https://doi.org/10.1021/acs. chemrev.5b00116
[107] B. Pelaz, C. Alexiou, R.A. Alvarez-Puebla, et al. Diverse applications of nanomedicine. ACS Nano, 2017, 11(3): 2313-2381. https://doi.org/10.1021/acsnano. 6b06040
[108] J.Y. Ren, N. Andrikopoulos, K. Velonia, et al. Chemical and biophysical signatures of the protein corona in nanomedicine. Journal of the American Chemical Society, 2022, 144(21): 9184-9205. https://doi.org/10. 1021/jacs.2c02277
[109] M. Sousa de Almeida, E. Susnik, B. Drasler, et al. Understanding nanoparticle endocytosis to improve targeting strategies in nanomedicine. Chemical Society Reviews, 2021, 50(9): 5397-5434. https://doi.org/10. 1039/D0CS01127D
[110] C.B. He, D.M. Liu, W.B. Lin. Nanomedicine applications of hybrid nanomaterials built from metalligand coordination bonds: Nanoscale metal-organic frameworks and nanoscale coordination polymers. Chemical Reviews, 2015, 115(19): 11079-11108. https:// doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00125
[111] J.H. Lee, J.H. Choi, S.TD. Chueng, et al. Nondestructive characterization of stem cell neurogenesis by a magnetoplasmonic nanomaterial-based exosomal miRNA detection. ACS Nano, 2019, 13(8): 8793-8803. https:// doi.org/10.1021/acsnano.9b01875
[112] S.Y. Xu, B. Liu, J.Y. Fan, et al. Engineered mesenchymal stem cell-derived exosomes with high CXCR4 levels for targeted siRNA gene therapy against cancer. Nanoscale, 2022, 14(11): 4098-4113. https://doi. org/10.1039/D1NR08170E
[113] J. Czyz, C. Wiese, A. Rolletschek, et al. Potential of embryonic and adult stem cells in vitro. Biological Chemistry, 2003, 384(10-11): 1391-1409. https://doi. org/10.1515/bc.2003.155
[114] P.C. Chagastelles, N.B. Nardi. Biology of stem cells: An overview. Kidney International Supplements, 2011, 1(3): 63-67. https://doi.org/10.1038/kisup.2011.15
[115] U.M. Domanska, R.C. Kruizinga, W.B. Nagengast, et al. A review on CXCR4/CXCL12 axis in oncology: No place to hide. European Journal of Cancer, 2013, 49(1): 219-230. https://doi.org/10.1016/j.ejca.2012.05.005
[116] Z.D. Wang, J. Sun, Y.Q. Feng, et al. Oncogenic roles and drug target of CXCR4/CXCL12 axis in lung cancer and cancer stem cell. Tumor Biology, 2016, 37(7): 8515-8528. https://doi.org/10.1007/s13277-016-5016-z
[117] D.X. Cui, H. Zhang, Z. Wang, et al. Effects of dendrimer-functionalized multi-walled carbon nanotubes on murine embryonic stem cells. ECS Transactions, 2008, 13(14): 111-116. https://doi.org/10.1149/1. 2998536
[118] J. Ruan, J.J. Ji, H. Song, et al. Fluorescent magnetic nanoparticle-labeled mesenchymal stem cells for targeted imaging and hyperthermia therapy of in vivo gastric cancer. Nanoscale Research Letters, 2012, 7: 309. https://doi.org/10.1186/1556-276X-7-309
[119] C. Li, J. Ruan, M. Yang, et al. Human induced pluripotent stem cells labeled with fluorescent magnetic nanoparticles for targeted imaging and hyperthermia therapy for gastric cancer. Cancer Biology & Medicine, 2015, 12(3): 163-174. https://doi.org/10.7497/j.issn. 2095-3941.2015.0040
[120] Y.L. Liu, M. Yang, J.P. Zhang, et al. Human induced pluripotent stem cells for tumor targeted delivery of gold nanorods and enhanced photothermal therapy. Nano, 2016, 10(2): 2375-2385. https://doi.org/10.1021/ acsnano.5b07172
[121] J. Conde, C.C. Bao, D.X. Cui, et al. Antibody-drug gold nanoantennas with Raman spectroscopic fingerprints for in vivo tumour theranostics. Journal of Controlled Release, 2014, 183: 87-93. https://doi.org/10.1016/j. jconrel.2014.03.045
[122] J. Conde, F.R. Tian, Y. Hernández, et al. In vivo tumor
targeting via nanoparticle-mediated therapeutic siRNA coupled to inflammatory response in lung cancer mouse models. Biomaterials, 2013, 34(31): 7744-7753. https:// doi.org/10.1016/j.biomaterials.2013.06.041
[123] C.C. Bao, J. Conde, F. Pan, et al. Gold nanoprisms as a hybrid in vivo cancer theranostic platform for in situ photoacoustic imaging, angiography, and localized hyperthermia. Nano Research, 2016, 9(4): 1043-1056. https:// doi.org/10.1007/s12274-016-0996-y
[124] J. Conde, J.T. Dias, V. Grazú, et al. Revisiting 30 years of biofunctionalization and surface chemistry of inorganic nanoparticles for nanomedicine. Frontiers in Chemistry, 2014, 2: 48. https://doi.org/10.3389/fchem. 2014.00048
[125] J. Conde, A. Ambrosone, Y. Hernandez, et al. 15 years on siRNA delivery: Beyond the State-of-the-Art on inorganic nanoparticles for RNAi therapeutics. Nano Today, 2015, 10(4): 421-450. https://doi.org/10.1016/j. nantod.2015.06.008
[126] A. Kumari, S.K. Yadav, S.C. Yadav. Biodegradable polymeric nanoparticles based drug delivery systems. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2010, 75(1): 1-18. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2009.09.001
[127] M.M. Roberts, J.L. White, M.G. Grütter, et al. Threedimensional structure of the adenovirus major coat protein hexon. Science, 1986, 232(4754): 1148-1151. https:// doi.org/10.1126/science. 3704642
[128] Y.L. Liu, X. Zhi, M. Yang, et al. Tumor-triggered drug release from calcium carbonate-encapsulated gold nanostars for near-infrared photodynamic/photothermal combination antitumor therapy. Theranostics, 2017, 7(6): 1650-1662. https://doi.org/10.7150/thno. 17602
[129] A.A. Date, J. Hanes, L.M. Ensign, Nanoparticles for oral delivery: Design, evaluation and state-of-the-art. Journal of Controlled Release, 2016, 240: 504-526. https://doi. org/10.1016/j.jconrel.2016.06.016
[130] P. Singh, S.K. Sahoo. Nano-oncology: Clinical application for cancer therapy and future perspectives. In: Cancer Nanotheranostics. Cham: Springer, 2021: 49-95. https://doi.org/10.1007/978-3-030-76263-6_3
[131] Liu, Y., Solomon, M., Achilefu, S. Perspectives and potential applications of nanomedicine in breast and prostate cancer. Medicinal Research Reviews, 2013, 33(1): 3-32. https://doi.org/10.1002/med. 20233
[132] N. Abood, M. Jabir, H. Kadhim. TNF- ; loaded on gold nanoparticles as a good therapeutic agent against breast cancer AMJ13 cells. Nano Biomedicine and Engineering, 2020, 12(3): 262-271. https://doi.org/10. 5101/nbe.v12i3.p262-271
[133] X.X. Han, M.J. Mitchell, G.J. Nie. Nanomaterials for therapeutic RNA delivery. Matter, 2020, 3(6): 1948-1975. https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.09.020
[134] M. Kumar, U. Kumar, A.K. Singh. Therapeutic nanoparticles: Recent developments and their targeted delivery applications. Nano Biomedicine and Engineering, 2022, 14(1): 38-52. https://doi.org/10.5101/nbe.v14i1. p38-52
[135] Y. Lu, W.J. Sun, Z. Gu. Stimuli-responsive nanomaterials for therapeutic protein delivery. Journal of Controlled Release, 2014, 194: 1-19. https://doi.org/ 10.1016/j.jconrel.2014.08.015
[136] A. Alekhya, A.K. Sailaja. Formulation and evaluation of letrozole nanoparticles by salting out technique and determination of anti-cancer activity by MTT assay. Nano Biomedicine and Engineering, 2022, 14(3): 246-253. https://doi.org/10.5101/nbe.v14i3.p246-253
[137] V. Biju. Chemical modifications and bioconjugate reactions of nanomaterials for sensing, imaging, drug delivery and therapy. Chemical Society Reviews, 2014, 43(3): 744-764. https://doi.org/10.1039/C3CS60273G
[138] S.A. Rashdan. Chemical detection of the toxicity of nanoparticles of metals and metal oxides. Nano Biomedicine and Engineering, 2021, 13(4): 401-413. https:// doi.org/10.5101/nbe.v13i4.p401-413
[139] B. Elder, R. Neupane, E. Tokita, et al. Nanomaterial patterning in 3D printing. Advanced Materials, 2020, 32(17): e1907142. https://doi.org/10.1002/adma. 201907142
[140] K. Thorkelsson, P. Bai, T. Xu. Self-assembly and applications of anisotropic nanomaterials: A review. Nano Today, 2015, 10(1): 48-66. https://doi.org/10. 1016/j.nantod.2014.12.005
[141] E. Baquedano, R.V. Martinez, J.M. Llorens, et al. Fabrication of silicon nanobelts and nanopillars by soft lithography for hydrophobic and hydrophilic photonic surfaces. Nanomaterials, 2017, 7(5): 109. https://doi.org /10.3390/nano7050109
[142] D.M. Ju, Y. Zhang, R. Li, et al. Mechanism-independent manipulation of single-wall carbon nanotubes with atomic force microscopy tip. Nanomaterials, 2020, 10(8): 1494. https://doi.org/10.3390/nano10081494
[143] G. Gonçalves, M. Vila, M.T. Portolés, et al. Nanographene oxide: A potential multifunctional platform for cancer therapy. Advanced Healthcare Materials, 2013, 2(8): 1072-1090. https://doi.org/10.1002/adhm. 201300023
[144] A. Sawdon, E. Weydemeyer, C.A. Peng. Tumor photothermolysis: Using carbon nanomaterials for cancer therapy. European Journal of Nanomedicine, 2013, 5(3): 131-140. https://doi.org/10.1515/ejnm-20130006
[145] A.O. Choi, S.J. Cho, J. Desbarats, et al. Quantum dotinduced cell death involves Fas upregulation and lipid peroxidation in human neuroblastoma cells. Journal of Nanobiotechnology, 2007, 5: 1. https://doi.org/10.1186/ 1477-3155-5-1
[146] W.J. Chen, Y.T. Xu, D.C. Yang, et al. Preparation of liposomes coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles for targeting and imaging brain glioma. Nano Biomedicine and Engineering, 2022, 14(1): 71-80. https://doi.org/10.5101/nbe.v14i1.p71-80
[147] G.K. Ibadi, A.A. Taha, S.M.H. Al-Jawad. Anticancer activity of copper-chitosan nanocomposite conjugated with folic acid. Nano Biomedicine and Engineering, 2022, 14(4): 317-328. https://doi.org/10.5101/nbe.v14i4. p317-328
[148] A.M. Tomşa, A.L. Răchişan, A.A. Aldea, et al. Perspectives of gold nanoparticles and their applications in pancreatic cancer (Review). Experimental and Therapeutic Medicine, 2021, 21(3): 258. https://doi.org/ 10.3892/etm.2021.9689
[149] G. Barsisa, A. Belay, G. Beyene, et al. Synthesis europium doped zinc oxide nanoparticles via the co-precipitation method for photocatalytic applications. Nano Biomedicine and Engineering, 2022, 14(1): 58-70. https://doi.org/10.5101/nbe.v14i1.p58-70
[150] Y.H. Zheng, Y. Wang, M.Y. Xia, et al. The combination of nanotechnology and traditional Chinese medicine (TCM) inspires the modernization of TCM: Review on nanotechnology in TCM-based drug delivery systems. Drug Delivery and Translational Research, 2022, 12(6): 1306-1325. https://doi.org/10.1007/s13346-021-01029-x
[151] N.C. Seeman, H.F. Sleiman. DNA nanotechnology. Nature Reviews Materials, 2017, 3: 17068. https://doi. org/10.1038/natrevmats. 2017.68
[152] P.X. Guo, F. Haque, B. Hallahan, et al. Uniqueness, advantages, challenges, solutions, and perspectives in therapeutics applying RNA nanotechnology. Nucleic Acid Therapeutics, 2012, 22(4): 226-245. https://doi.org /10.1089/nat.2012.0350
© The author(s) 2024. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY) (http://creativecommons.org/ licenses/by/4.0/), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

Received: Jul. 29, 2023; Revised: Oct. 30, 2023; Accepted: Nov. 24, 2023
Citation: J.L. Jiang, X.Y. Cui, Y.X. Huang, et al. Advances and prospects in integrated nano-oncology. Nano Biomedicine and Engineering, 2024, 16(2): 152-187.
http://doi.org/10.26599/NBE.2024.9290060

Keywords: integrated nano-oncology; nanomaterials; nanoprobes; molecular imaging; nano drug delivery system; nano diagnosis; targeted therapy

Integrative medicine, known as holistic integrative medicine (HIM), refers to the organic integration of the most advanced theoretical knowledge in each field of medicine and the most effective practical experience in each clinical specialty from the perspective of the whole human being, and to make
corrections and adjustments according to the social, environmental and psychological realities to make it a new medical system that is more in line with and more suitable for human health and disease treatment [1]. In the last decade or so, with the rapid development of nanotechnology and the deep integration of basic research and clinical translational research in nanotechnology and oncology, a new
branch, namely integrated nano-oncology, has emerged. Integrated nano-oncology, formed by combining nanotechnology and oncology, is an emerging and important intersectional field in nanobiotechnology, which plays an irreplaceable role in tumor diagnosis, treatment, prediction, monitoring and tumor prevention, and has become a new interdisciplinary frontier and one of the core areas of priority development of frontier science and technology in various countries at present. Integrated nano-oncology is a fully interdisciplinary discipline, which starts from the whole person and makes full use of the unique advantages of nanotechnology to solve the series of challenges and key scientific problems faced in the process of clinical tumor prevention, early diagnosis and treatment, carry out basic and clinical translational research, and promote the clinical translation of research results; its research scope involves all aspects of oncology, including tumor early warning, early screening, The scope of its research covers all aspects of oncology, including tumor early warning, early screening, multifunctional nanoprobes and imaging diagnosis and treatment, nano-drug delivery system, nano-tumor treatment drugs, nano-effect-based physical therapy, nano-immunotherapy, nano-treatment robot, etc., which make revolutionary changes in tumor treatment and diagnosis [2].

With the continuous emergence of new nanomaterials and the rapid development of highly biocompatible surface treatment technologies, how to apply the nano size effect, nano-surface effect, quantum effect, unique acoustic, optical, electrical, thermal and magnetic properties of nanostructures to improve the sensitivity and specificity of tumor marker detection, design good biocompatible tumorrelated nanoprobes and solve theoretical problems of in vivo imaging in lesion localization. The design and controlled synthesis of nanodrugs and nanodrug delivery carriers and the development of novel nanotherapeutic technologies, and how nanotechnology can play a key role in tumor research are the most challenging questions posed by life sciences to nanotechnology at present, and a major national need facing the development of nanotechnology. This chapter gives a summary review of the main progresses achieved in integrated nano-oncology in the past five years, discusses the terminology, concepts and development trends, and the challenges that exist, with the aim of promoting
the application of nanotechnology in integrated oncology and solving the scientific problems and key technical issues in basic and clinical translational research in oncology.

In the past five years, integrated nano-oncology has made significant progress in controlled preparation of nanomaterials, ultrasensitive detection of tumor markers, multifunctional nano-imaging probes and diagnostic and therapeutic integrated technologies, innovative nanomedicine and nano-delivery carriers, DNA nanotechnology, RNA nanotechnology, nano-self-assembly technology, nano-sensors, intelligent nano-robots, and nano-therapeutic machines, some of which have entered clinical trials/application stage, but the potential toxicity, secondary effects, metabolic pathways, and biodegradability of nanomaterials still have basic scientific problems, and new nano-bio-detection technologies based on nanoeffects, high-efficiency nano-immunotherapy carriers, diagnostic and therapeutic integrated nano-imaging probes, diagnostic and therapeutic integrated nanorobots, the design and effectiveness and safety evaluation of nano-drugs, and the toxic side effects of nano-drugs. The avoidance or reduction of toxic effects of nanomedicines are important research directions in the field. The following is a review of these advances.

So far, there are eight main types of nanoparticles used for tumor therapy, including magnetic nanoparticles, gold nanoparticles, quantum dot nanoparticles, carbon nanoparticles, silicon nanoparticles, liposome nanoparticles, albumin nanoparticles, and upconversion nanoparticles.

Common magnetic nanoparticles are mainly Fe and Co oxides, and the typical magnetic nanoparticle is is used as a magnetic nucleus, and then relevant functionalized modifications are made on its surface, which can be used for extraction, separation and purification of nucleic acids, and can be used as magnetic resonance imaging (MRI) probes or carry therapeutic drugs for the diagnosis and treatment of tumors. Magnetic nanoparticles are the most widely
used nanoparticles, and MRI contrast agents based on magnetic nanoparticles have been approved by FDA and used in clinical applications for many years [3, 4].

Research shows that: Nanoscale gold materials can effectively kill tumor cells in human body. At present, gold nanoparticles of different morphologies such as gold nanospheres, gold nanorods, gold nanoprism, gold nanoclusters, etc. are controllable and have been used in the diagnosis and treatment of tumors [5, 6].

Quantum dot materials (QDs) are nanoscale in size in all three dimensions. With the advantages of stable photochemical properties, long fluorescence lifetime, wide excitation spectrum and narrow emission spectrum, and good biocompatibility, quantum dots have been studied more systematically in the detection of tumor markers, dynamic tracking of tumor cells and bioimaging. However, the in vivo application of quantum dots must address the safety issues [7, 8].

Carbon nanomaterials include the following types: carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanospheres, carbon nanodots, graphene and graphene oxide. These carbon materials have been studied more systematically in nano-detection sensors, nano-drug delivery systems, etc. However, their in vivo metabolism and degradation still need to be further investigated, which otherwise limits their in vivo applications [9].

has good biocompatibility and large specific surface area, and has been studied more systematically in drug delivery to tumors, especially mesoporous silicon has been used for drug delivery, imaging and therapy. has also been used for surface modification of nanomaterials and coupling with other targeting molecules [10,11].

Self-assembly of nanoparticles and lipid vesicles in aqueous solution to form new assemblies, i.e. liposomal nanoparticles. Liposomal nanoparticles combine the advantages of liposomes and nanoparticles, which can be used as a drug carrier to
achieve the treatment of tumor cells in vivo by combining with some antitumor drugs on its surface. Liposome formulation is the most widely used dosage form [12, 13].

The most successful albumin as drug carriers are albumin paclitaxel and albumin adriamycin, which have been approved by FDA and are widely used in the clinic. Based on albumin, series of nanomedicines have been developed and some of them have entered the clinical trial stage [14, 15].

Rare-earth-doped upconversion nanomaterials are a kind of materials that produce anti-Stokes luminescence phenomenon under the excitation of infrared and near-infrared (NIR) light (usually 980 or 808 nm ), and their emission frequency band is visible light band. Because of their narrow emission peaks, stable luminescence, relatively long fluorescence lifetimes and large anti-Stokes shifts, rare earthdoped upconversion nanomaterials have received widespread attention in the field of tumor therapy. Upconversion luminescent materials are usually composed of three parts: activator, sensitizer, and substrate material. The activator is used to excite the luminescent particles in the upconversion luminescence process. To avoid cross-chirality, activators are usually doped in small doses ( ), the most commonly used activators are erbium (emission peaks: ), holmium (emission peaks: 539 and 650 nm ) and thulium (emission peaks: near infrared region near 800 nm ). The sensitizer is responsible for the energy transfer of the activator to achieve luminescence efficiency. is the most commonly used sensitizer, and its corresponding excitation light is 980 nm near infrared light, usually doped at about , and other nanocrystals are the most commonly used matrix materials, and in general, hexagonal phase matrix materials are more favorable than cubic phase matrix materials for luminescence efficiency [16, 17].

Tumor markers (TM) are substances that change abnormally during the occurrence and proliferation of malignant tumors due to the expression of genes associated with the tumor cells or the body’s response
to the tumor. Tumor markers have been found for more than 100 years. Since the 1960s, they have been widely used in clinic and played an important role in the diagnosis and treatment of tumors. With the development of biotechnology, various new markers have been discovered with increasing specificity and sensitivity, including oncogenes, tumor suppressor genes and their products, tumor DNA, cytokines and their receptors, tumor miRNAs and tumor stem cells, etc. The combined diagnosis of tumor markers has also become a hot topic of interest. The combined diagnosis of multiple markers for different tumors has greatly improved the sensitivity of tumor detection.

In the last five years, a number of significant advances have been made in the field of nanodetection. These include single gene SNP locus detection, nanopore sequencing, detection of trace breath markers and salivary markers based on SERS chip, single microRNA detection based on nanoparticle SPR effect, chromatographic chip detection technology based on magnetic nanoparticles or quantum dots labeling, multi-indicator detection technology for microfluidic chips based on giant magnetoresistance effect, magnetic impedance effect and tunneling magnetoresistance effect, quantitative microfluidic chip technology for circulating cancer cell capture combined with magnetic nanoparticle separation technology, electrochemical sensing for ultra-sensitive detection of ctDNA on the basis of
nanoparticle-modified electrodes, microfluidic chip technology for exosome separation and marker detection, digital PCR chip detection technology, quantitative PCR detection technology based on nanocluster molecular beacons, combined chip technology with nanoparticle labelling, especially the series of detection technologies based on modeling combined with artificial intelligence algorithms, have significantly improved the sensitivity and accuracy of detection, and some of the technologies have entered clinical application. The main advances are as follows:

Single nucleotide polymorphism (SNP) detection is a hot and difficult research area in DNA biosensing. Using the nanoscale addressable nature of DNA origami structures, a novel SNP amplification model of DNA nanoprobes labeling SNP sites was proposed to achieve the goal of direct reading of SNP information by atomic force microscopy (AFM) at the single molecule level (Fig. 1) [18]. The design of probes based on DNA nano origami structures allows for thousands of options, overcoming the disadvantage of having fewer types of fluorescent molecular probes to choose from in SNP direct reading techniques. The resolution of AFM is 0.3 nm compared to the resolution of super-

resolution fluorescence microscopy, which allows more information to be obtained for imaging at the single molecule level. As the images acquired by AFM have extremely precise scales, the positions of adjacent SNPs can be accurately measured, leading to accurate information on SNP positions. The method is simple, time-saving and inexpensive, and is expected to be used for the detection of high-risk groups, the identification of disease-related genes, the design and testing of drugs, and basic research in biology.

(a) SERS chip for saliva marker detection

Twelve volatile organic compounds (VOC) markers were screened from patients’ saliva and can be used for early gastric cancer screening. A graphene oxide monolayer was prepared, followed by in-situ synthesis of gold nanoparticles to prepare gold nanoparticle graphene oxide ( NS), which was rolled into a tubular structure under the action of ultrasound to prepare a SERS chip on the film. Saliva markers were adsorbed on the surface of the SERS chip and were detected to achieve screening of gastric cancer and differentiation of early gastric cancer and progressive gastric cancer from normal individuals with a SERS enhancement factor of 10 [8, 19]. Based on the clinical specimen detection data, a deep learning model for saliva diagnosis was developed using deep learning SVM analysis software, enabling the accuracy of saliva screening for early gastric cancer to reach , sensitivity to and specificity to [20].

VOC markers were screened out to distinguish early gastric cancer, progressive gastric cancer and healthy individuals. The silver microspheres were able to enhance the SERS signal of Raman molecules up to times, with a detection sensitivity of [21]. Microfluidic SERS chips integrating hollow silver microspheres were developed. Combined with machine learning models, the sensitivity of detection reached , improving the accuracy of early gastric cancer screening to .

A screened aptamer was used as an exosome recognition probe for gastric cancer, while the signal was amplified using branch rolling circle amplification to achieve quantitative detection of
gastric cancer exosomes. An aptamer that specifically binds exosomes secreted by gastric cancer cells was screened, and a padlock probe of 63 bases in length was designed with the aptamer as the linking probe. The aptamer and gastric cancer exosomes were incubated and the unbound aptamer was removed by periplasm. The bound aptamer was eluted and treated at high temperature, and the separated aptamer was interacted with the padlock probe to form a closedloop template. In the subsequent amplification, a second primer with the same partial sequence as the loop template was added. After hybridization with the amplified product, the primer could trigger branched chain amplification and form a length gradient double stranded nucleic acid [22]. Finally, we realized the quantitative detection of gastric cancer exosomes by using the strong fluorescence of nucleic acid dye SYBR Green I combined with the double helix groove region of double stranded nucleic acid. The fluorescence signal of the product was positively correlated with the initial concentration of exosomes, and the sensitivity could reach 1 exosome/mL (Fig. 2) [23].

Series of detection technologies based on nanosheets
(a) MicroRNA detection technology based on nanosheets
Molybdenum disulfide is a novel twodimensional layered nanomaterial with layered structure and novel physical photoelectrochemical properties. is an ideal substrate material due to its large specific surface area and can be hybridized with abundant nanomaterials (such as precious metals, metal oxides) and organic molecules to form novel nanocomposites. These nanocomposites have superior optoelectronic properties, enabling highly sensitive detection of biological and chemical molecules. A simple and rapid label-free miRNA-21 detection strategy was devised using -ThiAuNPs) nanocomposites co-modified with thionine (Thi) and gold nanoparticles. In this work, it is not only used as an electrochemical indicator, but also as a reductant of , which is conducive to the formation of gold nanoparticles, and also provides the possibility for the realization of label free detection. The -Thi-AuNPs nanocomposite attached to the surface of the glassy carbon electrode captures DNA forming a recognition layer that inhibits electron transfer between Thi and the electrode when the target miRNA-21 hybridizes with the probe DNA,

resulting in a reduction in signal. Highly sensitive detection of the tumor nucleic acid marker miRNA21 by measuring the Thi electrochemical signal, with a linear range of and a detection limit of . The nanocomposite was also prepared by functionalizing gold-platinum core-shell bimetallic nanoparticles onto a monolayer of molybdenum disulphide, enabling highly sensitive enzyme-free electrochemical detection of biomolecules using the material’s good catalytic oxidation properties [24].
(b) Construction of double block DNA AuNPs probe based on for detection of ctDNA
nanosheets were prepared by lithium ion insertion and stripping method. The double-block DNA-AuNPs probes were prepared by ageing with salt. Recognition sequences with different lengths of polyA (A5capture, A10capture, A20capture, A30capture) were mixed with AuNPs in the same molar ratio of 200:1 and gently shaken overnight at at room temperature. Subsequently, phosphate buffer saline (PBS) ( , ) was added at half-hourly intervals, in five additions, to give a final concentration of PBS ( ,
). After 36 h of gentle shaking, the excess DNA was removed by centrifugation ( ) and washed three times with PBS solution. The obtained polyA-mediated DNA-AuNP was dispersed in a stock solution ( PBS, pH 7.4 ). After hybridization of PIK3CA ctDNA with of double-block DNA-AuNPs probe at room temperature for 10 min , Exo III was added to react for 30 min with a final concentration of of Exo III. The probe was then diluted to with 0.1 M PBS, was added to the mixture to give a final concentration of and incubated for 90 min before ultraviolet (UV)-visible (Vis) characterisation and recording the change in absorbance. Individual PIK3CA ctDNA detection was achieved [25].

Developed Ag NC/DNA probes as molecular beacons, GC-enriched hairpin-captured probes, successfully applied in FISH hybridization of gastric cancer tissues, enabling the identification of individual microRNA biomarkers within pathological
tissues, which can be used for gastric cancer diagnosis [26].

Intelligent plasmonic nanobiosensor for singlemolecule microRNA detection

The gold-silver core-shell nanocubes (Au-Ag NCs) with localized surface plasmon resonance (LSPR) have emerged as promising biosensors due to their excellent chemical stability, sensitivity, label-free detection, and real-time analysis capabilities. In comparison to single-stranded DNA (onedimensional (1D)) and hairpin DNA (2D) probes, the 3D nanostructured DNA probes exhibit enhanced spatial positioning and target capture capabilities. In this study, we developed tetrahedral probe DNAmodified NCs, taking advantage of the precise control over the size, vertex position, and introduction of functional sequences offered by the tetrahedral nanostructure DNA (tsDNA). This enabled the fabrication of tsDNA-functionalized single-particle LSPR optical probes, forming the basis of an “intelligent” plasmonic nanobiosensor. Not only could we achieve the detection of gastric cancer biomarker miRNA-21 at the single-molecule level (detection limit: ; detection dynamic range: 1 amol/L-1 nmol/L), but we also successfully demonstrated DNA-based logic computing and biological memory capabilities [27]. This research holds great promise for sensitive analysis of biomolecules and clinical diagnostics, offering broad applications in various fields.

High-bridge microfluidic chip for capture and separation of circulating tumor cells (CTCs)

By combining magnetic bead-based capture of cancer cells, we have developed a high-bridge microfluidic chip for the capture and separation of circulating tumor cells (CTCs). The chip consists of upper and lower channels, where immunomagnetic beads are employed for the recognition of CTCs. The sample is introduced into the lower channel of the microfluidic chip and, upon passing through the magnetic field region, the CTCs captured by the magnetic beads are separated and directed into the upper channel. With the utilization of this chip, we have achieved the removal of red blood cells and white blood cells, as well as the recovery and quantification of gastric cancer cells, with a sensitivity of 2 CTCs per 3 mL of blood and a specificity exceeding .

Gastric cancer cells were captured using antibodies
specific to the gastric secretin receptor, a gastric cancer-specific biomarker. Once captured, the cells were attracted by the magnetic chip and transported to the upper layer of microchannels through a highbridge configuration. Meanwhile, white blood cells and red blood cells remained in the lower layer of microchannels, enabling efficient separation with a high survival rate. The separation efficiency reached , and the cell viability was . The flow rate used was cells [28].

Integrated microfluidic chip for single-cell sorting and analysis of CTCs

We have developed a microfluidic platform that enables the integrated sorting and analysis of CTCs at the single-cell level. This chip combines size-based filtration and immunofluorescence identification methods, employing a capture-and-release strategy for the individual sorting of CTCs, thus significantly enhancing the purity of the CTCs population. Additionally, an integrated analysis module has been incorporated at the back end of the chip to enable epithelial-mesenchymal transition analysis of the target cells. By integrating cell sorting and analysis on a single chip, we have minimized cell loss, simplified experimental procedures, and improved detection efficiency. The chip achieves capture and release rates of CTCs exceeding and demonstrates recovery and sorting purities both above [29].

Microfluidic chip for molecular subtyping in guiding targeted therapy for gastric cancer

Integration of giant magnetoresistance (GMR) effect of magnetic nanoparticles, isothermal amplification and nucleic acid hybridization detection, biomimetic micro-mixers, and microfluidic chip technology has been achieved to develop a portable microfluidic GMR sensing system [30]. This system enables accurate molecular subtyping diagnosis within 20 minutes and facilitates rapid genetic profiling of Her2, K-ras, VEGF, EGFR, PIK3CA, and PD-1/PDL1 mutations through combined detection.

Nanoparticle-labeled multiplex chip detection technology

Proposal of a novel principle and method for nanoparticle-labeled multiplex chip, addressing the challenge of flexible combination detection in multianalyte testing. Based on this, a chip for Helicobacter
pylori typing detection was developed. H. pylori is a primary risk factor for gastric cancer, and establishing a typing diagnostic method for H. pylori is an important approach for early gastric cancer prevention [31]. Leveraging the principle of the multiplex chip, in collaboration with a partner company, we cloned and expressed CagA, Vac A, and urease of H. pylori, and prepared a chip with detection sites for CagA, Vac A, and urease. Gold nanoparticle clusters were utilized for labeling CagA, Vac A, and urease antibodies, and a fluorescencebased quantitative protein chip detection method for CagA, Vac A, and urease was established. A chip reader was developed, and cut-off values and detection standards were established. Enterprise standards were also established. The developed detection chip and reader obtained medical device Class 3 and Class 2 certificates, respectively.

Microfluidics chip for detection of multiple blood markers

A GMI microfluidics chip for simultaneous detection of CEA, CA19-9, CA125, VEGF, CA72-4, Gastrin 17, PGI and PGII was developed, 500 clinical blood samples were collected and tested, which can effectively screen out gastric cancer patients, with a coincidence rate of more than . It has clinical conversion value. On this basis, a handheld fluorescence spectrometer has been developed for the rapid detection of CEA, a blood marker for gastric cancer. It can scan and quantitatively analyze the results of chromatography chip detection, and the detection results can be uploaded to databases and mobile phones [32].

We have developed a chromatography chip for rapid detection of gastric cancer biomarkers CA72-4 and CEA, and a software system for quantitative analysis of gastric cancer marker detection results based on smartphones [33]. We have achieved quantitative analysis of detection results and automatically uploaded data to cloud management systems and cloud databases, facilitating analysis of home and field detection results. The software developed obtains software copyright.

We have developed a magnetic nanoparticle labeled

CA724 immunochromatographic detection chip for gastrointestinal tumor markers, which qualitatively detects and quantitatively detects 0.38 (with a clinical positive threshold of 6 ).

We have developed testing equipment for matching magnetic chromatography chips to achieve rapid and quantitative detection of single or multiple indicators of the chromatography chip, with an accuracy of oe. This part of the work has developed an ultra sensitive detection platform for magnetic immunochromatography chips, which can achieve fast and accurate detection of weak magnetic signals on the chromatography chip. The entire platform consists of three parts: device detection terminal, immune chromatography chip, and data server. The detection terminal is the main part of the entire platform, consisting of ultra sensitive magnetic sensors, mechanical transmission devices, and digital signal circuits, used to extract, amplify, and transmit chip signals. The immunochromatographic chip uses magnetic nanoparticles as probe markers for the detection of different diseases, including CA724, CA199, CEA, cTnI, CKMB, and Myo. The data server is the data processing part of the entire system, which can store, query, optimize, and share sample information remotely. In terms of data signal processing, machine learning methods have been adopted to achieve accurate classification processing for signals from low concentration chips, greatly improving the detection rate and accuracy of weak signal chips. Finally, through clinical samples, the platform was verified to have high sensitivity and specificity, good consistency with clinical testing, and high clinical application value [34].

In order to transform the new liquid phase biochip detection technology based on quantum dot fluorescence encoded microspheres into the market and clinical practice, we have collaborated with wellknown in vitro diagnostic enterprises in China to successfully develop a small liquid phase biochip detection instrument based on the optical characteristics of quantum dot fluorescence encoded microspheres, And it has been promoted and promoted at well-known domestic and foreign professional medical device exhibitions such as the 50th International Hospital and Medical Equipment

Exhibition in Dusseldorf, Germany (MEDICA2018) and the 81st China International Medical Device (Spring) Expo in 2019. Relevant detectors are preparing to apply for medical device registration certificates to achieve clinical conversion and market application of new liquid phase biochip technology as soon as possible.

A new liquid phase chip multi indicator detection system based on aggregation induced luminescence (AIE) material microspheres and nanospheres was constructed: AIE molecules with different luminescent properties were encapsulated into the polymer matrix using SPG membrane emulsification method, and AIE microspheres and nanospheres with uniform and adjustable particle size, excellent and adjustable luminescence performance, and good stability were obtained. 30 kinds of fluorescent codes were successfully obtained by using single wavelength coding method. Further, a new liquid chip detection system was successfully constructed with AIE micro sphere as coding microsphere and AIE nano sphere as fluorescence reporting molecule, combined with flow cytometry, and five kinds of allergen antibodies were simultaneously detected. Due to the excellent fluorescence amplification effect of AIE nanospheres, the detection sensitivity of this system is times higher than that of liquid chip detection systems using commercial fluorescent dyes as reporting molecules. The results of its application to the detection of serum samples from allergen patients showed that its detection performance was comparable to that of the ImmunoCAP method, further proving the effectiveness of the detection system and laying a solid foundation for its further application to the multi indicator detection of tumor markers [35].

The concept of tumor diagnosis and treatment integration was first proposed by Harrell and Kopelman in 2000 [36]. Tumor diagnosis and treatment integration requires the integration of imaging diagnosis and therapeutic functions, enabling the dual functionality of imaging diagnosis and treatment under the same time period and injection dosage conditions. Multifunctional nanoprobes are the premise and foundation for achieving tumor diagnosis and treatment integration, mainly including
specific identification of key target molecules, composition of nanoparticles, and therapeutic functional drugs. In the past five years, with the rapid development of multifunctional nanoprobes technology, nanodiagnosis and therapy integration techniques have shifted towards practical clinical applications.

Molecular imaging (MI) is the science of imaging specific molecules at the tissue, cellular, and subcellular levels, reflecting changes at the molecular level in the living body, and the qualitative and quantitative study of their biological behavior in imaging, a concept first introduced by Professor Weissleder of Harvard University in 1999 [37]. Common imaging techniques in molecular imaging include: (1) nuclear medicine imaging, (2) magnetic resonance imaging, (3) optical imaging: including diffusion optics imaging, multiphoton imaging, in vivo microscopy imaging, near-infrared fluorescence imaging and surface confocal imaging, etc. (4) ultrasound imaging: mainly using microbubble contrast-mediated to detect changes at the cellular and molecular levels in the early stages of disease. Over the past decade, a series of efficient and innovative diagnostic and therapeutic integrated multifunctional molecular imaging probes have been developed, which have realized simultaneous diagnosis and treatment, and simultaneous monitoring of treatment, providing new means for targeted therapy at the molecular level of tumors.

Wang et al. first demonstrated high expression of subunit of ATP synthase in of gastric cancer tissues [38]. They prepared a humanized monoclonal antibody, HAI-178, and developed HAI-178 antibodyconjugated fluorescence-magnetic nanoparticles probes, achieving targeted dual-modal imaging and magnetothermal therapy of gastric cancer. The study proved that HAI-178 antibody possesses therapeutic functions for gastric cancer.

Yin et al. first designed flower-shaped @Au-HPG-Glc nanoprobes that target gastric cancer tissues [39]. By applying an external magnetic field, the rotation of nanoflower particles in gastric cancer tissues was achieved, effectively killing gastric cancer cells. The concept of a magnetic scalpel was proposed, allowing simultaneous implementation of
magnetic resonance imaging and magnetothermal therapy, resulting in enhanced therapeutic effects.

Pan et al. reported that the fifth-generation dendrimer-modified magnetic nanoparticles can carry a large number of antisense nucleic acids (Fig. 3), efficiently entering gastric cancer cells, and releasing the antisense nucleic acids within the cells [40]. The released antisense nucleic acids bind to mRNA, inhibiting the translation of target genes into proteins, ultimately suppressing tumor cell growth. The dendrimer-modified magnetic nanoparticles also prevent rapid degradation of the antisense nucleic acids by endogenous enzymes in cells, prolonging their action time and enhancing the therapeutic efficacy of antisense nucleic acids. By utilizing the characteristics of magnetic nanoparticles and combining them with an external magnetic field, magnetothermal therapy and nuclear magnetic resonance imaging of cells can be achieved. By modifying dendrimers with folic acid or RGD, targeted delivery and synchronous intracellular imaging of antisense nucleic acids, siRNA, etc., can be achieved. Regarding the mechanism of efficient entry of dendrimer-modified magnetic nanoparticles into tumor cells, it was found that dendrimers can induce the formation of transient nanoscale pores on the cell surface, allowing rapid entry of nanoprobes into tumor cells. A hypothesis on a novel mechanism of nanoprobe entry into cells was proposed. This mechanism was also confirmed by theoretical calculations, suggesting that dendrimers, through interaction between surface positive charges and the negative charge on the cell membrane surface, can instantly induce the formation of nanoscale pores on the cell surface, which quickly close again. This provides a theoretical basis for elucidating targeted imaging and synchronous therapy of therapeutic drugs for gastric cancer.

RNAse A has high temperature resistance and antitumor activity. Using its properties, RNAse Aassisted synthesis of CdTe quantum dots was prepared, and then conjugated them with RGD, resulting in the formation of RGD-conjugated RNAse A-QDs probes [41]. The prepared quantum dot targeted nanoprobes exhibit good biocompatibility and actively target gastric cancer cells in vivo. They enter the cytoplasm of gastric cancer cells and release RNAse A enzyme, which disrupts mRNA and inhibits

mRNA translation into proteins, significantly suppressing the growth of gastric cancer cells.

Based on this, HER2 antibody-conjugated RNaseQDs nanoprobes were prepared [42]. In addition, in vivo tumor tissue was utilized to establish an in situ gastric cancer model. Ultimately, targeted fluorescence imaging of in situ gastric cancer with a diameter of 3 mm was achieved, along with the inhibition of gastric cancer cell growth and an extended survival time in tumor-bearing mice. This probe consists of quantum dots with a diameter of 2.7 nm , which exhibit rapid in vivo distribution, excellent targeting ability, and renal excretion without significant toxicity to internal organs, demonstrating good safety.

BRCAA1 (AF208045) is a new tumor-related gene discovered in 1999, located at 1q42.1-q43, belonging to the ARID4B family. The corresponding monoclonal antibody of this protein was prepared. Immunohistochemical staining experiments on more than 200 cases of gastric cancer tissue specimens showed that this protein was highly expressed in of gastric cancer tissues. Nanoprobes formed by linking this monoclonal antibody with fluorescent magnetic nanoparticles, can actively target
subcutaneous gastric cancer with a diameter of 5 mm in nude mice, and realize targeted fluorescence imaging and nuclear magnetic resonance imaging of gastric cancer. Under the external magnetic field, the local treatment of gastric cancer is realized, which has the prospect of clinical transformation.

Li et al. designed and synthesized a novel amphiphilic polymer composed of zigzag alkyl chains and multiple carboxyl chains [43]. The synthesized amphiphilic polymer was used to modify the coreshell structure of QDs. The results showed that the fluorescence signal of the modified QDs was strong and exhibited no quenching phenomenon. They were highly stable within a pH range of and showed no cytotoxicity towards cells. Subsequently, the QDs were respectively conjugated with BRCAA1 antibody (red QDs) and Her2 antibody (green QDs). The prepared QD probes actively targeted gastric cancer cells in vitro, with Her2 antibody-conjugated QDs binding to the surface of gastric cancer cells and BRCAA1 antibodyconjugated QDs located in the cytoplasm of gastric cancer cells. Electron microscopy also confirmed that the prepared QD probes could be engulfed by gastric cancer cells, allowing for the labeling of individual gastric cancer cells. Furthermore, a nude mouse model of gastric cancer was established, and after intravenous injection of the QD probes, they actively targeted the gastric cancer cells in vivo. Cell counting analysis of fluorescence imaging showed strong fluorescence signals with only 4200 cells. The fluorescence signal of the prepared QD targeted probes remained stable without any quenching for three months, indicating their high stability. Therefore, the prepared gastric cancer targeted QD probes hold promise for clinical translation in terms of cancer cell labeling and targeted imaging.

Carbon dots are zero-dimensional semiconductor nanocrystals with an approximate spherical shape and a diameter smaller than 10 nm . They are nanoclusters composed of a small number of molecules or atoms. Carbon dots typically have a diameter of only a few nanometers and a molecular weight ranging from a few thousand to several tens of thousands. They are generally composed of four basic elements: , and N . The wavelength of carbon dots can be increased through modification. The luminescent properties of carbon dots are mainly manifested in
photoluminescence and electrochemiluminescence, with fluorescence being the most prominent feature. As a nanomaterial with the potential to play an important role in various fields, carbon dots exhibit excellent fluorescence properties, including broad and continuous excitation spectra, single-wavelength excitation, and multi-wavelength emission. They also possess high fluorescence stability and resistance to photobleaching. The fluorescence wavelength of carbon dots can be tuned, and some carbon dots exhibit upconversion fluorescence properties. Furthermore, carbon dots act as excellent electron donors and acceptors and exhibit light-induced electron transfer characteristics. Of particular importance is their excellent water solubility, scalability in production, low cost, absence of heavy metals, environmental friendliness, and safety in use.

Huang et al. synthesized carbon dots using a nitric acid oxidation method and conducted a systematic safety evaluation of the carbon dots [44]. The results showed that the synthesized carbon dots exhibited no acute toxicity, subacute toxicity, or genotoxicity and displayed strong fluorescence signals. When coupled with the photosensitizer ce6, the fluorescence signal of carbon dots was found to be transferred to ce6 through the Förster resonance energy transfer (FRET) process, significantly enhancing the fluorescence signal of ce6 and its photodynamic therapy function. Due to the existence of the enhanced permeability and retention (EPR) effect, carbon dot probes conjugated with ce6 were observed to accumulate in a mouse gastric cancer model (Fig. 4), demonstrating enhanced fluorescence imaging and photodynamic therapy effects, leading to a significant inhibition of gastric cancer growth in nude mice. The ce6conjugated carbon dots exhibited the following advantages: enhanced water solubility and stability of the complex, prolonged in vivo circulation time of ce6, improved ability to penetrate membrane barriers and tumor vasculature, and enhanced accumulation at the tumor site. The carbon dots indirectly excited ce6, enabling ce6 to exert its therapeutic function. Considering the good biocompatibility of carbon dots and the clinical application of ce6, the ce6-conjugated carbon dots hold broad prospects for clinical imaging diagnosis and simultaneous treatment of gastric cancer.

Using tryptophan as a soft template, the auxiliary synthesis of carbon dots has a significantly enhanced fluorescence signal; PEI modification of its surface

can be used for targeted imaging and treatment of gastric cancer with accompanying siRNA.

An RNA enzyme-assisted synthesis of carbon dots was established to increase the quantum yield of carbon dots by , demonstrating that carbon dots can enter the nucleus of tumor cells and are a good delivery vehicle. Using honey as raw material, the nuclei of the rows were controlled by microwave thermal cleavage to generate highly uniform sized carbon nanoprobes with efficient near-infrared in vivo imaging properties, which were used for photoacoustic imaging to improve the photoacoustic contrast signal of lymph nodes by 51 times.

Diagnostic and therapeutic integrated nanoprobes based on gold nanoparticles

RGD-coupled dendrimer-modified gold nanorod probes: gold nanorods have two absorption peaks, one at 520 nm and the other at around 820 nm . The second absorption peak is in the near-infrared region, which can absorb near-infrared light to produce thermal effects, and can be used for both fluorescence imaging and thermal imaging of tumors, as well as photothermal therapy of tumors, which has broad clinical application prospects. However, gold nanorods are often synthesized with the toxic surfactant cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), and how to eliminate the toxicity of CTAB is a problem that must be solved before gold nanorods
can be used in biomedical applications. Li et al. successfully prepared gold nanorods modified with tree molecules by using tree molecules to replace CTAB molecules on the surface of gold nanorods, and then connected with RGD peptide to prepare a nanoprobe that can actively target tumor vessels in vivo and kill tumor cells and significantly inhibit tumor growth under near-infrared light irradiation [45]. Animal experiments showed that this probe can make part of the local tumor tissue disappear.

Folic acid-conjugated gold nanorod probes: Huang et al. developed folic acid-linked siliconmodified gold nanorod probes [46]. Animal experiments demonstrated that the prepared nanoprobes could target gastric cancer tissues in vivo, enabling near-infrared fluorescence imaging of subcutaneous gastric cancer tissue with a diameter of 5 mm , as well as computed tomography (CT) imaging and localized photothermal therapy. A particularly significant finding was that the gold nanorods, upon entering tumor cells, could significantly enhance the sensitivity of tumor cells to radiotherapy, reducing the dosage by . This phenomenon holds broad prospects for clinical application in tumor radiotherapy.

Building upon this, Chen et al. prepared silver nanoparticle-modified gold nanorods, which were conjugated with VEGF antibodies [47]. These
nanorods could target the blood vessels of gastric cancer, achieving both photoacoustic imaging and photothermal therapy of gastric cancer tissues. Additionally, they enabled highly sensitive detection of gastric cancer tissues using surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) and tumor boundary localization (Fig. 5).

PEG-modified gold nanoprism probes for digestive tract tumor photoacoustic imaging: The identification and targeting of digestive tract tumors pose a challenging problem due to the empty intestinal lumen. Ultrasound imaging holds significant practical significance for deep tumor tissue examination, but its diagnostic capabilities primarily rely on empirical methods. If targeted imaging of deep tumor tissues could be achieved, along with enhanced detection signals, precise diagnosis of clinical deep tissue tumors could be realized. Bao et al. designed and prepared gold nanoprism probes with PEG surface modification [48]. Cellular experiments demonstrated that PEGmodified gold nanoprism probes could actively enter tumor cells. Animal experiments showed that the prepared gold nanoprism probes could enter tumor tissues in vivo and significantly enhance the photoacoustic imaging signal of gastric cancer cells under laser excitation. In comparison to gold nanorods, the enhanced signal intensity of gold nanoprism probes was significantly higher, offering significant advantages in photoacoustic imaging. Moreover, these probes could generate heat and be used for synchronous tumor therapy.

Gold nanostar probes for targeted photoacoustic imaging and photothermal therapy of gastric cancer stem cells: Extensive research has indicated that gastric cancer stem cells form the basis for gastric cancer recurrence and metastasis. Previous
studies revealed that gastric cancer stem cells express molecular markers such as CD24, CD44, CD133, CD166, and EpCAM on their surfaces. Successful separation of gastric cancer stem cells was achieved using CD44 antibodies, and a gastric cancer mouse model was developed using the sorted gastric cancer stem cells. To achieve targeted imaging and synchronous therapy of gastric cancer stem cells in vivo, gold nanostars were designed and synthesized, followed by surface modification with PEG and conjugation with CD44-V6 antibodies [49]. The results demonstrated that CD44-V6 antibodyconjugated gold nanostars could actively target gastric cancer stem cells in vitro and be engulfed by these cells, exhibiting strong fluorescence signals. A gastric cancer stem cell mouse model was also established, and after intravenous injection of the prepared nanoprobes for 2 hours, the nanoprobes accumulated in the blood vessels of gastric cancer tissues. Clear photoacoustic imaging of gastric cancer blood vessels was obtained using a photoacoustic imaging device, and thermal imaging revealed a temperature of approximately at the tumor site, significantly disrupting local tumor tissues and enabling localized photothermal therapy. In comparison to the control group, the prepared nanoprobes could be used for targeted imaging and synchronous photothermal therapy of gastric cancer stem cells, significantly inhibiting tumor growth and holding great promise for clinical translation.

Integrated gold nanostar probes for Helicobacter pylori diagnosis and treatment: Approximately 75% of gastric cancer cases worldwide can be attributed to inflammation and damage caused by H. pylori, which the World Health Organization has classified as a Group 1 carcinogen. Preventing gastric cancer requires addressing the

issues of H. pylori typing, diagnosis, and treatment. pH-sensitive GNS@Ab nanoprobes for targeted imaging and photothermal therapy of Helicobacter pylori were developed [50]. Sequencing analysis demonstrated that these probes did not affect the intestinal microbiota, were not absorbed by the gastrointestinal tract, and were excreted from the body within 7 days. Clinical translation studies are currently underway.

Gold nanocluster probes for fluorescence imaging and photodynamic therapy: Gold nanoclusters (AuNCs) consist of a few to tens of gold atoms and have a size smaller than 2 nm , exhibiting sub-nanometer structures. This unique structure gives gold nanoclusters distinct physicochemical properties that differ significantly from larger gold nanorods and nanoparticles. Similar to quantum dots, gold nanoclusters exhibit quantum confinement effects. However, due to their size approaching the Fermi wavelength, the Fermi level splitting into independent energy levels prevents gold nanoclusters from supporting the quantum plasmon effect. Energy band splitting near the Fermi level leads to the formation of independent energy levels, resulting in molecular-like optical properties for AuNCs. The electron transitions between different energy levels generate fluorescence. Gold nanoclusters possess physicochemical characteristics that surpass traditional organic dyes, including strong fluorescence signals, excellent fluorescence stability, and high resistance to photobleaching. Consequently, gold nanoclusters with their favorable physicochemical properties and biocompatibility have found wide applications in the field of biological labeling.

To explore the potential of gold nanoclusters for dual-mode imaging applications, Zhang et al. prepared silica-coated core-shell gold nanoclusters (AuNCs@ ), which retained the fluorescence properties of gold nanoclusters [51]. The core-shell structure protected the gold nanoclusters from interference and influences of the external complex environment, thereby stabilizing their physicochemical properties. Folic acid was conjugated with for fluorescence imaging of gastric cancer cells and dual-mode imaging of a gastric cancer animal model. The experimental results demonstrated that the prepared AuNCs@ exhibited excellent photostability,
easy surface modification and functionalization, and maintained the favorable fluorescence properties of AuNCs. 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay results showed that AuNCs@ -FA had low cytotoxicity to gastric cancer cells and normal cells at high concentrations, indicating its safety, efficacy, and good biocompatibility, making it suitable for widespread application in nanobiological detection. A comparison and analysis of three sets of cellular fluorescence imaging experiments revealed that the prepared bioprobe -FA could specifically target gastric cancer cells for fluorescence imaging. Additionally, CT imaging results showed that AuNCs@ exhibited a clear CT signal in a gastric cancer tumor model in nude mice. Furthermore, a nanosensor was developed by coupling gold nanoclusters with the photosensitizer Ce6, achieving dual-modal fluorescence and CT imaging of gastric cancer and photodynamic therapy.

In their research, Zhang et al. discovered that chiral gold nanoclusters exhibited GSTP1-dependent cytotoxic effects [52]. D-GSH-AuNCs could inhibit the growth of gastric cancer cells only when the cancer cell lines had GSTP1 methylation. This result suggests that special gold nanocluster structures have selective therapeutic functions against cancer cells.

Zheng’s research group at the University of Texas at Dallas used radioactive isotopes of gold, such as 198 Au , during the synthesis of gold nanoclusters [53]. By incorporating 198Au into small-sized gold nanoparticles (approximately 2.6 nm ) during the synthesis process, they created probes with dualmodal imaging capabilities, including near-infrared fluorescence imaging and single-photon emission computed tomography (SPECT) imaging. By utilizing these two imaging modalities, the researchers could gain a more comprehensive understanding of the nanoparticle’s pharmacokinetics and behavior similar to small-molecule drugs (metabolism). The SPECT signal was observed strongly in the kidney area 10 minutes after intravenous injection, and intense fluorescence and SPECT signals were observed in the bladder area after 1 hour. At 24 hours, fluorescence and SPECT signals were no longer detectable in the mice, indicating short retention time in the body. The rapid renal and urinary excretion of the gold nanoparticles significantly reduced the chances of nonspecific accumulation and in vivo toxicity, thus demonstrating the potential of further developing a
nanoplatform that carries drugs and possesses therapeutic functions.

On the basis of upconversion nanoparticles, rare-earth fluoride nanocrystals can be excited by 980 nm nearinfrared light and emit light in the wavelength range of 400-800 nm. Due to their narrow emission peaks, long fluorescence lifetimes, photostability, and low toxicity, upconversion nanocrystals have great potential in biomedical engineering. We established a two-phase method involving oil and ionic phases to synthesize upconversion rare-earth fluoride nanocrystals, with controlled particle diameters below . upconversion nanocrystals and successfully achieved CT, fluorescence, and magnetic resonance imaging of subcutaneous gastric cancer models [55]. They developed a folate-conjugated upconversion nanocrystal probe for triple-modal imaging (NIR fluorescence, CT, and MRI) of gastric cancer, enabling targeted drug delivery and treatment. Safety evaluations of the upconversion nanocrystals demonstrated their safety within the dosage range for a one-time diagnosis.

Inorganic nanoprobes based on other types of nanoparticles have also been developed for integrated diagnosis and therapy. Chen et al. developed hydroxyapatite nanorod probes doped with and ions, achieving targeted fluorescence, magnetic resonance imaging, and CT imaging of gastric cancer [56]. These nanorods were loaded with ibuprofen hexane, enabling simultaneous imaging and drug release therapy with excellent results. They also developed -doped calcium phosphate nanovesicles via copolymer-assisted synthesis, enabling long-term drug release and near-infrared fluorescence and magnetic resonance imaging of tumors.

Ling et al. successfully prepared an intelligent responsive hollow tubular assembly based on bismuth oxycarbonate that can be cleared by the kidneys, and developed it as an efficient and safe nano diagnostic and therapeutic agent for CT imaging mediated radiochemotherapy combined with tumor treatment [57]. They first synthesized ultra small sized bismuth oxycarbonate nanoparticles, and then assembled them
into hollow bismuth oxycarbonate nanotubes using solvothermal method. Compared to small-sized nanodots, hollow bismuth oxycarbonate nanotubes have a longer circulating time in the body and are more likely to leak into the blood vessels at the tumor site, subsequently achieving tumor enrichment. Interestingly, this hollow nanotube like assembly will slowly dissociate and assemble into nanoparticles in the slightly acidic environment of tumor tissue, which will then spread to the blood and be cleared by the kidneys, to some extent avoiding the potential toxicity issues caused by long-term accumulation of nanomaterials in the body. Based on this hollow bismuth oxycarbonate nanotube, they continued to develop a nanosystem for synergistic tumor radiotherapy and chemotherapy. On the one hand, under X-ray irradiation, bismuth oxycarbonate nanotubes enriched in the tumor site can achieve tumor specific CT imaging and radiation sensitization. On the other hand, they utilized the characteristic of large specific surface area of hollow nanotubes to load doxorubicin after hydrochloric acid removal inside the pipeline. Both cellular and animal experiments have confirmed that compared to a single radiotherapy or chemotherapy method, the combination of radiotherapy and chemotherapy can significantly increase the levels of reactive oxygen species (ROS) in tumor cells and worsen DNA damage, ultimately inducing tumor cell apoptosis. It can be seen that this intelligent responsive tubular assembly of bismuth oxycarbonate provides a new approach for constructing efficient and non-toxic nano diagnostic and therapeutic formulations.

Liu’s group developed a liposome nanoprobe (Lipo@HRP&ABTS) loaded with horseradish peroxidase (HRP) and its substrate ABTS simultaneously [58]. In the environment where hydrogen peroxide exists, this probe has highintensity near-infrared light absorption, which can not only complete the color reaction commonly found in biochemical assays, but also realize photothermal therapy of tumors. In addition, it can participate in photoacoustic imaging of hydrogen peroxide-related inflammation, and its detection limit can reach submicromolar level.

Stem cell technology and nanotechnology are rapidly developing technologies in two different fields. In recent years, these two fields have intersected each
other, and a new field has gradually formed, that is, stem cell nanotechnology. Applying nanotechnology to the research and development of stem cells can solve a series of problems in stem cell research and promote stem cell technology. There are two types of stem cells, embryonic stem cells and adult stem cells. Embryonic stem cells refer to a type of cells that originate from embryos, are in an undifferentiated state, can self-differentiate and self-renew for a long time, and have the potential to differentiate into various tissue cells under certain conditions.

Adult stem cells are undifferentiated cells present in a differentiated tissue that are capable of selfrenewal and specialization to form the cells that make up that type of tissue. Adult stem cells exist in various tissues and organs of the body. Adult stem cells in adult individual tissues are mostly in a dormant state under normal conditions, and can exhibit varying degrees of regeneration and renewal capabilities in pathological conditions or induced by external factors. Since the use of human fibroblasts to successfully induce pluripotent stem cells in 2007, human pluripotent stem cells (iPS) cells can be produced in large quantities, providing a sufficient source of cells for the treatment of human diseases and tissue repair.

Ruan et al. isolated bone marrow stromal stem cells from the bone marrow, and identified the bone marrow stromal stem cells, and then used fluorescent magnetic nanoparticles to label the bone marrow stromal stem cells, and injected them into the nude mouse model bearing gastric cancer through the tail vein [59]. The results showed that: after injection, within 2 hours, the bone marrow stromal stem cells labeled with fluorescent magnetic nanoparticles gathered in the tumor site in the body, and 14 days after injection, there was still a strong fluorescent signal in the tumor site in the body. Focusing on tumor sites, their results show for the first time that BMSCs labeled with fluorescent magnetic nanoparticles can actively seek out gastric cancer cells in vivo. Utilizing the characteristics of fluorescent magnetic nanoparticles, fluorescence imaging and nuclear magnetic resonance imaging of the tumor site were realized. Using an external magnetic field, local magnetothermal treatment of tumors was also realized, which significantly inhibited the growth of tumors and prolonged the survival time of tumor-bearing mice. They also
studied the mechanism of bone marrow stromal stem cells targeting gastric cancer in vivo, and the CXCL12CXCR4 and CCL19-CCR7 axis played an important role.

They also used DiR near-infrared fluorescent dye to label mouse embryonic stem cells. Using a small animal imaging system, they observed that DiRlabeled embryonic stem cells could actively target and recognize gastric cancer cells in vivo, and realized near-infrared fluorescence imaging of gastric cancer cells in vivo [60]. It was also demonstrated that the CXCR4-CXCL12 axis plays a major role in targeting gastric cancer in vivo. They transfected four genes, Oct4, Sox2, LIN28, and Nanog, into 293T cells by using dendrimer-modified magnetic nanoparticles, and successfully prepared human iPS under conditioned medium. The culture medium of iPS cells cultured for 72 hours was also collected and co-cultured with gastric cancer cell MGC803 cells. The results showed that the growth of gastric cancer cells was inhibited. This result indicated that the products secreted by iPS cells had the function of inhibiting the growth of gastric cancer cells. They also used fluorescent magnetic nanoparticles to label human iPS cells, and injected them into tumorbearing nude mice by tail vein injection [61]. The results showed that human iPS cells gradually gathered around gastric cancer cells in vivo. Targeted fluorescence imaging and MRI. Under the action of an external magnetic field, they also used a thermal imager to measure the local temperature of the tumor above 45 degrees, while the temperature of important organs was 38 degrees. Therefore, using an external magnetic field to perform magnetothermal therapy on tumors in the body has a certain degree of safety. Experiments show that: using external magnetic field magnetothermal treatment of tumors for one month, the tumors in the treatment group are significantly smaller than those in the control group. Their results showed for the first time that human iPS cells labeled with fluorescent magnetic nanoparticles can actively target and recognize gastric cancer cells in vivo, combined with an external magnetic field, they can achieve magnetothermal therapy of tumors in vivo. Using the patient’s own bone marrow stromal stem cells, or embryonic stem cells, or iPS cells, after being labeled with nanoparticles, can realize both fluorescence imaging and local tumor treatment, which has the prospect of clinical transformation.

RNA nanoparticles for targeted and simultaneous therapy of gastric cancer

Cui Daxiang and others designed and prepared RNA nanoparticles targeting BRCAA1 gene silencing, as shown in Fig. 6 [62].

Folic acid was selected as the molecule targeting gastric cancer, and the three strands were selected as the siRNA fragment of the BRCAA1 gene; pRNA-

3WJ was selected as the carrier to prepare RNA nanoparticles; as shown in Fig. 7, the results showed that: it can actively target gastric cancer, and gradually Accumulate in gastric cancer tissue; significantly inhibit the expression of BRCAA1 gene and protein, inhibit the growth of gastric cancer, and present a significant therapeutic effect. This is the first time that RNA nanoparticles have been shown to significantly inhibit tumor growth in the treatment of living tumors. It also proves that RNA nanoparticles have good biocompatibility, can be efficiently aggregated at tumor sites and have the advantages of targeted therapy.

For tumor microenvironment pH , ROS and hypoxic conditions, Yue et al. designed and prepared pH sensitive self-assembled nanoparticles [63]. The probe first combined D- -tocopheryl polyethylene glycol 1000 succinate (TPGS) with pH-sensitive cis-

aconic Anhydride-modified doxorubicin (TCAD) is coupled with anti-tumor drugs to form self-assembled micelles, and then Ce6 is loaded into the micelles. After reaching the tumor site, the pH -sensitive site will be broken to release the anti-tumor drugs. At the same time, the near-infrared fluorescence imaging performance of the photosensitizer Ce 6 is used to illuminate the tumor under near-infrared light, and simultaneously realize the photodynamic therapy of the tumor. This dual therapy with targeted chemotherapy and light-controlled targeted photodynamic therapy can greatly improve the treatment efficiency of tumors and reduce the side effects of chemotherapy drugs while performing nearinfrared fluorescence imaging on tumors. It is expected to greatly increase the cure rate of tumors and improve the quality of life of patients.

The ROS-activated ce6-CPT-UCNP nanoprobe excited by near-infrared light was developed [64]. This nanoparticle is a ROS-sensitive thiol linker, and the chemotherapy drug camptothecin is linked to the thiol linker (abbreviated as TL- CPT). At the same time, the upconversion luminescent nanoparticles (Ce6-CPT-UCNPs) were modified with photosensitizer Ce6, TL-CPT and carboxylated PEG. When irradiated with 980 nm laser, UCNPs emit fluorescence at 645-675 nm. Ce6 can absorb 645-675 nm light to generate ROS. ROS can not only be used in photodynamic therapy, but also cut off the ROSsensitive thiol linker and release the chemotherapy drug CPT. At the same time, the nanoparticles can be used for fluorescence imaging. In vivo imaging experiments show that the nanoparticles can be used for lung cancer in situ imaging; in vivo therapy experiments show that Ce6-CPT-UCNPs can be used for combined treatment of photodynamic therapy and chemotherapy under the irradiation of 980 nm laser.

The GNS@ probe was developed to achieve pH-responsive drug release, using NIRinduced photodynamic therapy of gold nanostars and photothermal therapy of ICG [65]. Developed tumor cells with high MMP2 expression in the tumor microenvironment, self-assembled nanomedicines of cy5-modified MMP2 peptides, camptothecin, and retinoic acid, and realized targeted delivery and chemotherapy of tumors in vivo. The mitochondriatargeted NIR-induced thermosensitive liposomes were developed to realize the combination therapy of photothermal, photodynamic and chemotherapy.

Song et al. synthesized a carboxyl-functionalized Pluronic P123 block copolymer, linked the hypoxiainducible factor HIF 1-alpha antibody to the prepared block copolymer, and used hydrophobic groups to self-assemble with paclitaxel to form HIF1- The alpha antibody-linked paclitaxel nano-targeted micelles, through cell and animal models, proved that the micelles can achieve efficient targeted delivery and treatment of paclitaxel [66].

With the popularization of the concept of individualized treatment, modern nanomedicine pays more attention to tumor heterogeneity and individualized treatment plan suitable for patients. Nano-diagnosis and treatment preparations have their unique advantages in this respect and have good application prospects. But more importantly, researchers should break the traditional concept and find more efficient treatment methods. For example, physically integrated diagnostic and therapeutic nanoparticles have certain advantages for some applications. In addition to deliver traditional chemotherapy drugs, nanocarriers can also be used to deliver immune agents. Immunotherapy can induce long-lasting and systemic antitumor immune responses, especially for metastatic tumors. Many immunotherapeutic preparations can be effectively delivered to target tissues with improved efficacy and reduced side effects. Although nano-therapeutic preparations have great potential, there are still many difficulties in the process of clinical translation. People should have a deep understanding of the interaction between nanoparticles and tumors, the cooperation between diagnosis and treatment, and pay more attention to the industrial production of nanopreparations, long-term toxicity, and regulatory solutions. In this way, effective individualized treatment can be achieved.

With the continuous development of nanoscience and tumor biology, the research of antitumor nanomedicines has also made great progress, and 43 nanomedicines have been used for the clinical treatment of tumors so far with good results, such as paclitaxel liposome, adriamycin liposome, duck bile oil emulsion and irinotecan liposome (Table 1). Global biopharmaceuticals are entering the era of nanotechnology. Nanomedicines have certain advantages in tumor therapy, which can improve the

tumor targeting of drugs, enhance the stability of drugs, improve the kinetic behavior of drugs, improve bioavailability, and reduce the toxic side effects of drugs, etc. By constructing nanomedicine delivery systems with pH responsiveness, enzyme responsiveness, reduction responsiveness, and responsiveness to external stimuli such as light, heat, and magnetism, it can also achieve precise control of drug release. In addition, nanomedicines can also encapsulate a variety of imaging, diagnostic and therapeutic drugs to achieve drug co-delivery and colocalization and realize multi-functional multitherapeutic combination applications. At present, the research on antitumor nanomedicines is mainly focused on targeted drug delivery, regulation of tumor microenvironment, tumor gene therapy, and tumor immunotherapy.

The discovery of chemotherapeutic drugs has made great contributions to the clinical treatment of tumors, but the severe toxic side effects of chemotherapeutic drugs pose a challenge to the treatment of tumors. Nanotechnology-based drug delivery systems have unique advantages in the targeted delivery of antitumor drugs. Tumor tissues have enhanced permeability and retention effect (EPR effect), and nanomedicines can be passively targeted to tumor sites through the EPR effect. Active targeting is to use the affinity of targeting molecules for specific cells, tissues, etc. to achieve targeted delivery of nanomedicines to tumors, and the commonly used targeting moieties include antibodies and their fragments, targeting peptides, membrane penetrating peptides, aptamers, integrins, and their ligands.

With the in-depth research on new nanocarrier targeting systems by domestic and foreign scholars, a series of new active targeting nanomedicine delivery systems have been developed, among which, bionanomedicines represented by lipoproteins, albumins, and cell membranes have become a hot spot for research due to their high targeting and biocompatibility. Huang et al. constructed a lipoprotein mimetic nanomedicine-encapsulated transcriptional activator 5 siRNA to penetrate the blood-brain barrier, target glioblastoma, downregulate transcriptional activator 5 expressions, and promote apoptosis in glioblastoma [67]. Zhang et al. modified liposomes by using a short non-toxic peptide, , which specifically interacts with
the lipid-binding structural domain of apolipoproteins to expose the receptor-binding structural domain of apolipoproteins for brain-targeted delivery. The binding of albumin to the receptor gp60 on the surface of vascular endothelial cells mediates transmembrane drug transport and increases drug accumulation in tumor cells [68]. Yang et al. attached the photosensitizers dihydro porphyrin e6 (Ce6) and oxaliplatin to human serum albumin and coupled them to a nano-drug delivery system (HCHOA) via a lack of oxygen-sensitive azobenzene, respectively. When the HCHOA is targeted to the tumor site, it rapidly breaks down into nanoparticles less than 10 nm in diameter under the action of the oxygen-depleted tumor microenvironment, significantly enhancing deep tumor penetration and achieving the synergistic anti-tumor efficacy of photodynamic therapy and chemotherapeutic agents [69].

In the last five years, several advances have been made in cell membrane-based bionanosystems for the targeted delivery of drugs to tumor sites. Commonly used cell membrane carriers have been studied mainly in erythrocyte membranes, mesenchymal stem cells, monocytes/macrophages, and tumor cell membranes. Erythrocyte membrane-modified nanosystems with long circulation can accumulate at tumor sites through the EPR effect, and the modification of tumortargeting groups on the surface of erythrocyte membranes can further improve drug delivery efficiency (Fig. 8). Chai et al. prepared the core of PLGA-encapsulated photosensitizer ICG and extracted the cell membrane of MCF-7 cells to successfully prepare tumor cell membraneencapsulated bionanomedicine delivery systems (ICNPs). ICNPs have homologous targeting of tumor cells, photothermal responsiveness, and fluorescence/ photoacoustic imaging properties, enabling high spatial resolution and depth penetration and real-time monitoring of dynamic distribution in vivo while combining with photothermal therapy to improve the therapeutic effect on tumors [70]. Zhang et al. developed a macrophage membrane-encapsulated tumor microenvironment responsive release targeted nano-delivery system, in which macrophage membranes can be shed by extracellular microenvironment stimulation and the kernel is taken up by tumor cells and the drug is rapidly released under intracellular pH conditions, improving the antitumor therapeutic effect [71]. Fang et al. reviewed the
advance of cell membrane-coated nanoparticles (CNPs) for biomedical applications such as drug delivery, phototherapy and immunotherapy. CNPs own obvious advantages such as improved biocompatibility, immune evasion and tumour targeting. CNPs may precisely deliver loaded drug for tumor therapy, owns clinical translational values [72].

Tumor cells, macrophages, dendritic cells, fibroblasts, T cells, B cells, myeloid inhibitory cells, extracellular matrix, cytokines, proteases, blood vessels and lymphatic vessels together constitute a complex tumor microenvironment which has the characteristics different from normal tissues, such as tissue hypoxia, slightly acidic environment, abnormal angiogenesis and high reducibility. The tumors can evade recognition and attack by the immune system through various mechanisms to achieve tumor growth and metastasis. Therefore, the regulation of tumor microenvironment has become a research hotspot in tumor therapy and the current application of nanotechnology targeting tumor microenvironment mainly focuses on regulating tumor hypoxia microenvironment and tumor-associated macrophage.

The hypoxic microenvironment inhibits the antitumor activity of related immune cells and promotes the proliferation, invasion, and metastasis of tumor cells. The use of nanotechnology to achieve targeted regulation of tumor hypoxic microenvironment to increase oxygen content at tumor sites has become an emerging strategy for cancer treatment. Liu et al. synthesized transmucosal delivery nanoparticles co-
assembled by fluorinated chitosan with sonosensitizer meso-tetra(4-carboxyphenyl)porphine (TCPP)conjugated catalase (Fig. 9) to alleviate hypoxia in tumor tissue microenvironment by catalyzing tumor endogenous through catalase [73].

Chen et al. developed a fluorocarbon (FC)-chainmediated hollow mesoporous organosilica nanoparticles to simultaneously transport sonosensitizer and oxygen, in the PANC-1 pancreatic cancer model the nanoparticles can effectively deliver oxygen to the hypoxic part of the tumor [74].

Tumor-associated macrophages (TAMs) promote not only the generation and metastasis of tumors, but also the angiogenesis and implantation of metastatic tumor cells in remote tissues. Therefore, TAMs are key targets for inhibiting tumor proliferation and metastasis [75]. Zhao et al. aimed at the high expression of cysteine rich acidic secretory protein (SPARC protein) and Mannose receptor in colon cancer cells and M2 type TAMs, prepared mannosylated albumin nanoparticles to achieve dual targeting of colon cancer cells and TAMs. These nanoparticles can upregulate the levels of ROS in tumor cells, enhance tumor cell apoptosis, reverse M2 type TAMs, and at the same time inhibit the generation of tumor neovascularization and the proliferation of drug-resistant colon cancer cells [76]. Qian et al. constructed a double targeted nanoparticles based on -peptide (a scavenger receptor B type 1 (SR-B1) targeting peptide) linked with M2pep (an M2 macrophage binding peptide). The nanoparticles can specifically block the survival signal of TAMs and significantly eliminate M2 like

TAMs to reduce the growth of melanoma by loading anti-colony stimulating factor-1 receptor (anti-CSF1R) small interfering RNA (siRNA) on the M2NPs [77].

Shi et al. constructed a new nano reprogramming drug loading system that can reverse the M2 type TAMs to M1 type macrophages (Fig. 10) while inhibiting the proton pump and proteolytic activity of lysosome, and enhance the antigen presentation and T cell function of TAMs by promoting the release of tumor related antigens in the cytoplasm to clear tumors, inhibit metastasis and prevent recurrence [78].

Tumor gene therapy provides a new method for tumor treatment by delivering relevant gene fragments into tumor cells. Gendicine is the first gene therapy drug
approved for marketing in the world which based on the recombination between adenovirus and tumor suppressor gene (human p53 gene) [79]. The emergence of CRISPR/Cas9 gene editing tools has brought new opportunities for the treatment of tumor gene drugs. Since the first clinical trial of CRISPR/Cas9 for tumor treatment was conducted by Sichuan West China Hospital in 2016 [80], multiple tumor gene therapies based on CRISPR/Cas9 technology have entered clinical trials. The commonly used gene drug carriers are viral and non viral vectors, viral vectors are mainly adenoviral vectors with high transfection efficiency, but there are potential risks of immunogenicity, cytotoxicity and genetic recombination, non viral vectors avoid potential risks of viral vectors while delivering gene drugs.

Gene therapy based on nanotechnology has

significant advantages in tumor treatment. Nanodrugs can protect gene drugs from being degraded by proteases before reaching the target cells while avoiding the potential risks of viral vectors. With the development of nanotechnology more new and efficient nano gene carriers are being applied in the research of tumor treatment. Kim et al. prepared lipid nanoparticles containing C-24 alkyl phytosterols as carriers for mRNA transport. The polyhedral shape of the nanoparticles exhibited better cellular uptake and retention capabilities [81].

Pi et al. used nanotechnology to change the direction of arrow shaped RNA to control the nucleic acid aptamer or folic acid anchored on the extracellular vesicles to achieve targeted delivery to cells, which showed excellent gene delivery and tumor growth inhibition ability in prostate cancer xenograft models, situ breast cancer models, and patient derived colorectal cancer xenograft models [82].

Pan et al. designed a near-infrared light responsive nanocarrier for CRISPR-Cas9 based on upconversion nanoparticles (Fig. 11). The upconversion nanoparticles, acting as “nano energy converters”, convert near-infrared light into local ultraviolet light and cleave the photosensitizers to accurately release Cas9-sgRNA. Through exogenous control methods, this study provided enormous potential for targeted gene editing and tumor therapy in deep tissues [83].

Immunotherapy for tumors has become one of the important strategies for tumor treatment and has good effect in preventing tumor growth, recurrence and metastasis. Currently, monoclonal antibody drugs including immune checkpoint inhibitors such as PD-1/PD-L1 monoclonal antibody, CTLA-4 monoclonal antibody, chimeric antigen receptor T cells represented by Kymriah and autologous cell tumor vaccines represented by Sipuleucel-T have been clinically applied and have achieved certain effects [84]. Tumor immunotherapy has brought a new revolution in the field of tumor treatment, but due to the disadvantages of tumor immunotherapy such as low accumulation at tumor sites and low response rate of patients in general, and also due to the tumor microenvironment in which tumor cells are located, they can evade the recognition of immune system through various mechanisms, which leads to the failure of tumor immunotherapy. Therefore, conventional tumor immunotherapies cannot fully meet clinical needs yet, and the search for novel tumor immunotherapies with high efficiency and low toxicity is still a major problem that needs to be addressed urgently.

With the rapid development of nanomedicines, nanodrug delivery systems have been widely used in the study of tumor immunotherapy and have made some progress. Hou et al. used acid-activatable cationic micelles to co-deliver photosensitizers (PS)

and small molecule interfering RNA (siRNA) to enhance photodynamic therapy-induced cancer immunotherapy by inhibiting PD-L1 expression in tumor cells in a B16- F10 melanoma xenograft tumor model showed significantly enhanced efficacy in inhibiting tumor growth and distant metastasis [85]. Mannose-modified tumor vaccines were constructed by Yang et al [86].

The polymeric material PLGA encapsulated with the Toll-like receptor-7 agonist imiquimod and coated with tumor cell membranes as antigen can promote the maturation of antigen-presenting cells and enhance the tumor immune effect [87]. Zhou et al. constructed a nanosystem encapsulating oxaliplatin prodrug and PEGylated photosensitizer (Fig. 12), which can specifically accumulate into the tumor and penetrate deep into the tumor, rapidly release the drug in response to the tumor microacidic environment and
enzymes, induce immunogenic cell death in tumor cells, further promote dendritic cell maturation in combination with CD47 blocker, promote antigen presentation by DC cells, and effectively inhibit the growth of primary and secondary tumors, inhibits tumor metastasis and prevents tumor relapse [88].

The response rate of single tumor immunotherapy is low and the immune activation capacity is still inadequate, which still has its limitations in clinical research and application, therefore, tumor immunotherapy based on photodynamic, photothermal, radiotherapy and other means has become the focus of research. Rixe et al. prepared a hybridized protein oxygen nanocarrier loaded with photosensitizer Ce 6 by hybridizing human serum albumin with hemoglobin through intermolecular disulfide bonds. The nanoparticles enhanced Tcell infiltration in tumors, increased PDT-induced

immunogenic cell death, activated dendritic cells, Tlymphocytes and natural killer cells in vivo, inhibited primary tumor proliferation and effectively suppressed distant tumors and lung metastases [89]. Li et al. developed a multifunctional nanoplatform for enhancing tumor immunotherapy in combination with phototherapy and chemotherapy, in which chemotherapeutic agents promote CTL infiltration and M1 macrophage polarization, and subcutaneous injection of PD-L1 antibody further enhances antitumor efficacy [90]. Wang et al. constructed an antibody drug delivery system based on PD-L1 immune checkpoint antibody ( PD-L1) to co-deliver photosensitizer molecules ICG and PD-L1 (Fig. 13), which increased the intratumoral accumulation of antibody nanoparticles; prolonged the retention time to achieve slow release of PD-L1 antibody in tumors; induced inflammatory response at tumor sites in synergy with the photodynamic effect of ICG; and enhanced the immunogenicity of tumors [91].

Radiation therapy enhances immune recognition of “cold” tumors, leading to a diverse anti-tumor T cell response. Cheng et al. reviewed the advances of IL-12 used as an in situ cancer vaccine component for tumor therapy. Interleukin-12 (IL-12) can stimulate T and natural killer cell activity and induces interferon gamma production. IL-12 has advantages as in situ vaccine for tumor immunotherapy combined with other cancer treatment modalities such as radiation therapy, owns application prospect in clinical cancer therapy [92].

American scientists have developed BXQ-350 (composed of nanobubbles formed by the body’s naturally expressed protein, activator protein C , and the fat molecule DOPS), a therapeutic drug that selectively targets and kills cancer cells without affecting surrounding healthy tissue, and has entered Phase I clinical trials. It is also able to cross the bloodbrain barrier, which makes this nano-drug highly effective in treating malignant brain tumors [93].

Radiation therapy is a local treatment method using radiation to treat tumors, which has become one of the most common and effective treatments for malignant tumors in clinical practice. However, radiation therapy still has disadvantages such as high radiation dose, high side effects on healthy tissues, especially strong radioresistance of tumor cells. With the development of nanomedicine, multifunctional nanomaterials with good biocompatibility and safety have received wide attention and shown good potential in tumor radiation therapy applications. The introduction of them as radiotherapy sensitizers or radiotherapy sensitizer carriers into tumor radiation therapy has the potential to overcome many difficulties currently limiting tumor radiation therapy and provides new opportunities to promote the further development of radiation therapy.

The ideal radiotherapy sensitizer should have the following requirements: First, radiotherapy sensitizers should have good biocompatibility and safety to ensure that the sensitizer can enter the tumor

tissue and has little non-toxic or toxic effect on healthy tissue and normal cells; next, radiotherapy sensitizer should have a suitable biological half-row duration to ensure the effective concentration of the sensitizer and the drug in the body; moreover, because the microenvironment of the tumor area is different from the normal tissue, the sensitizing agents should be specific, targeted to sensitized tumor cells, which have little or no sensitizing effect on normal cells; in addition, it should easily cross the blood-brain barrier in brain tumors.

Commonly used sensitized nanomaterials are precious metal nanomaterials such as gold, silver and platinum; nanomaterials containing heavy metal elements such as gadolinium, hafnium, tantalum, tungsten, bismuth; ferrite nanomaterials; semiconductor nanomaterials, etc. In 2017, by integrating the radiosensitization characteristics of gold nanorods and the anti-tumor activity of selenium nanoparticles, Yu’s research team designed the gold/selenium nanocomposite system, and used the surface modified dual-targeting molecules as a new nano-radiotherapy sensitizer, to realize the tumortargeted chemoradiotherapy method [94]. This nanocomposite system showed excellent tumor targeting capability, good biosafety, efficient radiotherapy sensitization, and significant antitumor effects. AGuIX, developed by The French company HTherAguix, has entered the clinical experiment of brain metastases [95]. However, the research on nanosensitizer is still in its infancy, both promising and has many problems to be solved.

In short, chemotherapy, radiotherapy and other means have been widely used in the clinical treatment of tumors, but conventional chemotherapy and radiotherapy and other means have serious toxic and side effects, and are easy to lead to the recurrence and metastasis of tumors, leading to the failure of clinical treatment. Emerging tumor immunotherapies such as monoclonal antibodies, immune checkpoint inhibitors, and tumor vaccines are also facing great challenges such as low drug delivery efficiency and poor patient responsiveness. Nanodrugs can target the delivery of drugs to tumor sites, improve the efficacy, and become the research hotspot of anti-tumor drugs. With the continuous research of tumor biology, people have a deeper understanding of the mechanisms of tumor initiation, development and metastasis. Based on the development of tumor
biology, genomics and nano-science, the research and development of new nano-drugs have greatly enriched the means of tumor treatment, with advantages in targeted delivery of drugs, regulation of tumor microenvironment, delivery of gene drugs, enhancing tumor immunotherapy and other aspects, providing a new opportunity for tumor treatment.

When nanotechnology first emerged in the 1980s and 1990s, it was more focused on its application in electronic products. It was not until around 2000 that the important role of nanotechnology in medical research and clinical applications was realized. Afterward, in order to seize the commanding heights of nanotechnology and nanomedicine, governments around the world invested heavily in their research and development. For example, in 2005, the United States announced the launch of the “Cancer Nanotechnology” program and established the “Cancer Nanotechnology Federation”. From 2005 to 2006, the National Institutes of Health (NIH) funded the establishment of 20 Nanomedicine research centers in the USA and carried out the NIH Nanomedicine Roadmap Initiative, the National Cancer Institute Nanotechnology Alliance, and the National Heart, Lung, and Blood Institute Nanotechnology Excellence Program (PEN), The Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS) Nanohealth Enterprise Initiative and other major plans of Nanomedicine truly carry out large-scale systematic research. In addition, research on nanotechnology and nanomedicine has also become a new hot topic in developed countries such as Japan, Germany, and the UK [96]. According to the report “Nanobiotechnology: Applications and Global Markets” published by BCC Research in January 2011, the market for nanobiotechnology products reached billion in 2010, with medical applications (including drug delivery and microbicides) occupying the current market, with sales reaching billion.

The United States has identified nanomedicine as a breakthrough focus, mainly focusing on its applications in molecular biology, early disease detection and treatment, nano-drug delivery, nano biomimetics, key nanotechnology in tissue engineering, and nanobiological devices. The NIH of
the USA launched the “Cancer Nanotechnology Program” in 2005, aiming to integrate nanotechnology, cancer research, and molecular biomedicine, and achieve its goal of eliminating cancer deaths and pain by 2015 through a series of research programs [97, 98]. The key research content is to utilize nanotechnology, mainly including nanoparticle material technology and nanosensor technology, to form some new early diagnosis, warning and treatment technologies and nanodevices for malignant tumors. Although the “Cancer Nanotechnology Plan” of the United States is far from reaching the original goal, this technology has cultivated a large number of talents engaged in nanotechnology research and development, promoted the development of Nanomedicine technology, and laid the foundation for the USA to occupy a dominant position in the field of nanotechnology precision medicine [96, 99].

Japan is one of the earliest countries in the world to formulate nanotechnology plans and the largest investor in the development of microelectromechanical systems using nanotechnology. The “Nanotechnology Comprehensive Support Plan” implemented by Japan aims to maximize the potential capabilities of various research institutions, organize joint public relations, build special research facilities, and promote the research and development of nanotechnology [100]. The research focus of its nano biological devices includes micro nanosystems for diagnosing and treating lesions in the body and nano biomimetic materials. The Japanese government has implemented the “Nanomedical Device Development Plan” since 2002, aiming to develop various micro medical devices such as millimeter-scale endoscopes, ultrafine cell imaging devices that can observe protein activity and drug delivery systems that can efficiently deliver drugs to lesions, aiming to achieve practicality within years. To this end, the Japanese government has set up a “cutting-edge science and health care integration research institution” at Waseda University. The government invests 800 million yen every year to carry out research and development of nano diagnostic technology and devices. It is an international leader in Artificial hearts, Microfluidics systems, robots, nano drug stents, molecular imaging equipment, etc.

The EU launched the 7th Framework Plan in 2006,
committed to enhancing the international status of nanotechnology. The research focuses proposed by Germany include drug delivery systems, biomolecular manipulation, and detection technologies, nanoelectronics with biological entities, and research on biological entity interfaces and detection technologies. At present, the research focuses on the nano-targeted drug delivery system that can destroy tumor cells, the nano biosensor used to diagnose the formation of antibodies in human blood after infection, and the nanodevices used to treat cancer and cardiovascular diseases.

Therefore, it is an international trend to strengthen the research and development of nano biological devices based on nanomaterials and nano effects and actively promote their industrialization, which will strongly promote the development of nano Precision medicine, and have important practical significance to enhance the international status in the field of nanobiotechnology, with huge economic and social benefits [101, 102].

Nanobiotechnology refers to the nanotechnology that studies life phenomena. It is an emerging discipline formed by the cross-penetration of nanotechnology and biology and involves a comprehensive interdisciplinary field of physics, chemistry, quantum science, medicine, pharmacy, materials science, electronics, computer science, and many other fields [103, 104]. It has broad application and industrialization prospects in the field of biomedicine and will be applied in disease diagnosis, preventive treatment, tissue and organ repair, replacement, and other aspects that play an important role, which is the core research and development content of nano Precision medicine [105-107].

Nanobiotechnology has developed rapidly and achieved a series of gratifying results in a short period of time. Research results have emerged endlessly, with some achievements entering or approaching the stage of industrialization. For example, since the implementation of NNI in the United States, breakthroughs have been made in the basic research of nanotechnology. In terms of applied research and product development, the four hot areas of semiconductor chips, cancer diagnosis, optical new materials, and biomolecular tracking have also developed rapidly [108]. In terms of disease detection, it has been proven that magnetic nanoparticles, gold nanoparticles, and other
nanoparticles have higher sensitivity in detecting disease markers, which is greatly helpful for the early diagnosis of many diseases such as tumors; In the treatment of diseases, it has been found that drugs using nanoparticles as carriers can reduce side effects and increase lesion targeting [109]. At present, doxorubicin liposome nanomedicine and paclitaxel albumin nanomedicine have entered the market, and dozens of nanomedicines are currently undergoing clinical trials, which are expected to enter the market for sale soon. From the current progress, it is expected that in the next years, more nanodetection technologies and nano drugs will be used in clinical practice, saving patient lives [110]. For example, in March 2010, researchers from the California Institute of Technology and other institutions in the United States successfully developed a kind of micro nanoparticles, which can enter the tumor through the blood flow of patients, and then release drugs, which can accurately block the cancer gene named RRM2. It proved that the treatment method of RNAi technology can work in humans, providing preliminary evidence. Scientists from the University of California, San Diego, Santa Barbara, and Massachusetts Institute of Technology have developed a novel “cocktail therapy” at the nanoscale, which can simultaneously locate tumor cells in the blood and release anticancer drugs to achieve the goal of eliminating tumors. Daxing Cui’s research team collaborated with Peixuan Guo from the USA to design and prepare RNA nanoparticles targeting the BRCAA1 gene. The experiment showed that the prepared RNA nanoparticles have good biocompatibility, can target gastric cancer cells in vivo, inhibit the growth of gastric cancer, and have clinical application prospects.

Stem cell research and development has been a global frontier hotspot. The combination of nanotechnology and stem cell technology has resulted in the emergence of a new research field, namely stem cell nanotechnology [111, 112], which is also a significant research direction in the field of nanoprecision medicine: applying nanotechnology to the research and development process of stem cells can solve several problems in stem cell research and promote the rapid development of stem cell technology. Stem cells are divided into two types, namely embryonic stem cells and adult stem cells [113, 114]. Embryonic stem cells are a type of cells that originate from embryos, are undifferentiated and
capable of long-term self-differentiation and selfrenewal, and have the potential to differentiate and form various tissue cells under certain conditions. By labeling mouse embryonic stem cells with the nearinfrared fluorescent dye DiR and using the small animal imaging system afterward, it can be observed that DiR-labeled embryonic stem cells can actively target and recognize gastric cancer cells in vivo, realizing near-infrared fluorescence imaging of gastric cancer cells in vivo. And it also demonstrates that the CXCR4-CXCL12 axis plays a major role in the process of embryonic stem cells targeting gastric cancer in vivo [115, 116]. The effect of single-walled carbon nanotubes on the proliferation and differentiation of embryonic stem cells was also investigated. The dendrimer-modified carbon nanotubes could enter embryonic stem cells and stimulate the growth and development of embryonic stem cells [117]. Cui et al. transfected four genes (Oct4, Sox2, LIN28, and Nanog) into 293T cells by using dendrimer-modified magnetic nanoparticles, and successfully prepared human induced pluripotent stem (iPS) cells in a conditioned medium, and also collected the medium of iPS cells cultured for 72 hours, and co-cultured with gastric cancer MGC803 cells, liver cancer cell lines, and breast cancer cell lines, etc. The results showed that the growth of gastric cancer cells and others was inhibited, indicating that the product secreted by iPS cells has the function of inhibiting the growth of gastric cancer and other cells61. They also used fluorescent magnetic nanoparticles to label human iPS cells and injected them into tumor-bearing nude mice through the tail vein. The results demonstrated that human iPS cells gradually gathered around gastric cancer cells in vivo, and that targeted fluorescence imaging and nuclear magnetic resonance imaging of gastric cancer cells were realized by utilizing the properties of fluorescent magnetic nanoparticles. Under the effect of an in vitro magnetic field, using a thermal imager, it was also detected that the local temperature of the tumor reached above , while the temperature of important organs remained below . Therefore, the implementation of magnetic thermotherapy on tumors in vivo using an applied magnetic field provides positive therapeutic results [118, 119]. They next synthesized CXCR4 antibody-modified gold nanorods and co-incubated them with human iPS cells, observing that CXCR4 antibody-modified gold nanorods entered human iPS cells efficiently. In a
tumor-bearing mouse model, iPS cells loaded with CXCR4-modified gold nanorods were injected through the tail vein, and it was observed that the iPS cells were able to target the tumor site, and the photothermal treatment of the tumor could be achieved based on the light-absorbing and heatproducing properties of the gold nanorods [120]. Cancer stem cells are an important cause of tumor metastasis and recurrence. They prepared a CD44 antibody-coupled gold nanostar probe, which successfully achieved targeted photoacoustic imaging, CT imaging, and photothermal therapy for gastric cancer stem cells, significantly inhibiting the growth of cancer stem cells and having clinical translational value [49]. The current series of progress shows that stem cell nanotechnology has broad application prospects in stem cell research and development, and it is a critical field of precision medicine.

Another crucial area of precision medicine research is the research and development of nano-targeted drugs. Targeted drugs are designed for the tumorspecific targets, enabling targeted tumor imaging and treatment while also observing the therapeutic effect. For example, Conde et al. prepared 90 nm gold nanoparticles coupled with Raman reporter molecules. The gold nanoparticles were PEGmodified and combined with the antibody-drug conjugate Cetuximab, and the prepared antibody drug SERS gold nanoantennas achieved specific binding to EGFR of lung cancer cells, blocked the EGF protein from reaching the cancer cells and inhibited the signalling cascade, consequently stopping proliferation and survival of cancer cells, while achieving Raman spectroscopic imaging and boundary determination of tumor tissue boundaries [121]. Conde et al. reported that glucose-coupled gold nanoparticles were used for near-infrared fluorescence imaging and targeted therapy of tumors, and realized in vitro and in vivo siRNA delivery therapy using multifunctional gold nanoparticle probes [122], in which gold nanoprisms were used for targeted photoacoustic imaging of gastrointestinal tumors and siRNA/RGD-coupled gold nanoparticles were used for targeted imaging and therapy of lung cancer, inducing an inflammation-like response and immune response, presenting a low-dose siRNA therapeutic effect. In addition, folic acid-coupled gold nanorods could be used for enhanced radiation therapy under fluorescence and CT imaging;

BRCAA1 antibody-coupled gold nanoprisms could be used for targeted photoacoustic imaging and photothermal therapy of gastric cancer [123]; folic acid-coupled ce6-modified gold nanoclusters could be used for targeted imaging photodynamic and photothermal therapy of gastric cancer; photosensitizer-coupled gold nanovesicles could be used for photothermal and photodynamic therapy under imaging. Nano-responsive drugs designed for tumor microenvironments (such as pH , ROS, hypoxia, etc.) can enable targeted imaging as well as chemical and photodynamic therapy of tumors [124, 125].

Improving the solubility of insoluble drugs, promoting drug absorption, and enhancing drug bioavailability are all pressing issues in the field of pharmacy. The combination of nanotechnology and pharmacy is expected to accelerate the resolution of this problem, which is also an important research direction in the field of nanoprecision medicine. The application advantages of nanotechnology are increasingly emerging: nanosizing greatly reduces the particle size of drugs and greatly increases the surface area; insoluble drugs can form a higher local concentration in nanocarriers, while also improving their dispersion in water to form a stable colloidal solution; the adhesion of drug is enhanced, and the residence time at the absorption site is prolonged; nano drug delivery systems can improve the membrane permeability and stability of drugs, which is conducive to improving the bioavailability of the drug, especially for drugs of class II (low solubility, high permeability) and class IV (low solubility, low permeability) of the biopharmacological classification system (BCS), this technology is increasingly favored by several research institutions and pharmaceutical companies both at home and abroad [126]. For example, in 2010, researchers from the Department of Cell Research and Immunology at Tel Aviv University in Israel and the Center for Nanoscience and Nanotechnology achieved a breakthrough in drug delivery. They developed a nanocarrier that can deliver chemotherapy drugs directly to tumor cells without interacting with normal cells. This not only enhances chemotherapy efficacy, but also reduces the toxic side effects of chemotherapy drugs, improves the adaptability and therapeutic effect of patients.

New fields of nanoprecision medicine will continue to emerge and improve. With the development of nanobiotechnology, researchers will not only imitate
the assembly of existing molecules in nature, but also achieve deeper and purposeful control of molecular structures. One of the most important difficulties of nanotechnology is the inability to actually see how the research object behaves. For example, viruses are smaller than the wavelength of light, and their biological structures cannot be seen with standard light microscopy, and are also difficult to observe with other imaging techniques. A multidisciplinary collaborative research team established at the University of California, Los Angeles, used cryoelectron microscopy to reveal the precise atomically resolved three-dimensional structure of adenoviruses and the interactions of their protein networks, and that the viruses can be modified to enable them to deliver drugs to diseased sites, this discovery provides critical information for researchers around the world attempting to modify adenoviruses for use in vaccines and cancer gene therapy [127].

With the continuous progress in chemistry, physics, biology, materials science, and other fields, some nanoscale structures can be compatible with living cells and proteins, and can be tailored to manufacture nanomedicines and nanodevices for disease diagnosis and prevention, which is an important translational component in nanoprecision medicine. The report “Nanobiotechnology: Applications and Global Markets” pointed out that nanobiotechnologies may be commercialized in the next five years include: drug delivery, diagnostics, R&D tools, microbicides and DNA sequencing. The nanobiotechnology product market will grow at a compound annual growth rate of , and the market size in 2015 has reached billion. The market for medical applications of nanobiotechnology will grow at a compound annual growth rate of , to billion in 2017. In the R&D tools market, DNA sequencing emerges as an emerging market opportunity for nanotechnology. In 2010, this segment of the market was million, and in 2017 it has exceed million, with an annual growth rate of .

In the near future, nanobiotechnology will be widely used in clinical medical applications. Nano drug carriers applied to targeted treatment of malignant tumors will become a new method of diagnosis and treatment, and nano gene carriers will advance the clinical application of gene therapy.

Nano-probe diagnostic technology and nano-magnetic bead cell separation technology are widely used in clinical and biotechnology product development, nanobiomaterials as human implants and applied in tissue engineering will solve many drawbacks of traditional materials in clinical applications, and nanotechnology transformation of traditional drugs and traditional Chinese medicine processing technology will also improve the therapeutic effect of traditional Chinese medicine to a large extent. The combination of disease diagnosis technology and treatment technology is the development direction in the future, and the development of nanobiotechnology will help realize the integration of diagnosis and treatment technology as soon as possible [128, 129]. Meanwhile, the use of nanobiotechnology can also combine chemotherapy, gene therapy, radiotherapy, cell therapy and other technologies to improve the effect of tumor treatment, and how to realize the integration of these technologies is the future development direction.

The integration of nano-oncology, akin to the burgeoning discipline, presents numerous hurdles. It is widely acknowledged that the human body embodies an intricate framework encompassing neural networks dispersed across its entirety, and the harmonious interplay among molecules, cells, tissues, and organs sustains optimal physiological operations [130-132]. Achieving the desired functionalities of nanomaterials, nanoprobes, nanomedicines, and nanodevices within the human body presents a formidable challenge, as their introduction necessitates meticulous exploration to ascertain their impact on the intricate operations of other organs, cells, and tissues. Extensive research efforts are required to substantiate these claims. Numerous investigations have provided evidence indicating that the delivery of nanomaterials and devices to the intended therapeutic site remains predominantly successful [133-138], while only a minority traverse towards alternative sites. Nevertheless, the impact of these entities on the functionality of non-targeted sites remains enigmatic, necessitating a plethora of studies to ascertain their potential harm or benign nature, discern the nature of their effects (beneficial or adverse), and resolve the ongoing debate surrounding their in vivo safety. Moreover, the absence of systematic experimental and theoretical
methodologies hinders our ability to quantitatively investigate the structural, mechanical, and deformation properties of nanomaterials and devices, among other subjects. Consequently, the establishment of robust theoretical models presents substantial challenges in this field.

The integration of nano-oncology necessitates the utilization of a considerable array of precision-based nanomaterials, nanoprobes, nanomedicines, nanodevices, smart instruments. Nanomaterials and nanomachines for vitro diagnostic have no effect on the human body, but it is also a great challenge to achieve precise manufacturing and large-scale preparation of these nanoprobes and nanomachines that enter the human body. molecular printing [139], self-assembly [140], soft etching [141,142], and atomic force manipulation [143] had been successful applied in the preparation of nanomaterials, but achieving precise assembly of nano-system remains a formidable challenge. Given the novelty and high degree of innovation associated with nanomaterials, nanoprobes, and nanodevices, the establishment of a universally acknowledged manufacturing standard and a scientifically sound evaluation framework presents a formidable challenge.

The integration of nano-oncology, capitalizing on the inherent advantages of nanotechnology, holds the potential to address the scientific and technical challenges encountered in tumor diagnosis and achieve precision diagnosis and treatment with utmost accuracy. Particularly, micro and nano manufacturing technologies drive diagnostic and therapeutic advancements towards intelligent, automated, miniaturized, and personalized approaches. Novel nanomaterials such as grapheme [144], carbon nanotubes [145], quantum dots [146,147], and gold nanoclusters [148,149] propel the development of biomedical materials towards superior performance, enhanced biocompatibility, and the induction of differentiated growth. The design and fabrication of nanoprobes facilitate molecular imaging advancements, while the fusion of nanotechnology with traditional Chinese medicine significantly enhances the water solubility, safety, and efficacy of such remedies [150]. Furthermore, the evolution of DNA nanotechnology [151] and RNA
nanotechnology [152] enables the creation of nanotechnology with chemical drugs addresses challenges related to solubility, while the convergence of nanotechnology and sequencing technology fosters the emergence of a new generation of nano-sequencing technologies. This, in turn, fuels the development of core nano-sequencing instruments, frontier technologies, and self-reliant research and innovation capabilities, ultimately strengthening independent core competitiveness and alleviating dependence on foreign imports.

In summary, the convergence of nanotechnology and integrated medical oncology, culminating in the field of integrated nano-oncology, exhibits remarkable technical merits and holds immense potential for practical applications. As integrated nano-oncology continues to advance steadily, it is poised to generate substantial economic and societal dividends, reshaping our world and enhancing the quality of human life.

Fuhua Yang, Daxiang Cui: conceptualization, methodology, supervision, review structure conception. Jinlei Jiang, Xinyuan Cui, Yixin Huang, Dongmei Yan: investigation, visualization, data curation, and writing-original draft preparation. Bensong Wang, Ziyang Yang, Mingrui Chen, Junhao Wang, Yuna Zhang: formal analysis, supervision, and validation. Guan Liu, Cheng Zhou, Shengsheng Cui, Jian Ni: writing-reviewing, and editing.

This work was financially supported by International Cooperation Project of National Natural Science Foundation of China (No. 82020108017), Innovation Group Project of National Natural Science Foundation of China (No. 81921002), the National Key Research and Development Project of China (No. 2017YFA0205301), Standard project of Shanghai Science and Technology Commission (21DZ2203200), and Instrument Project of Shanghai Science and Technology Commission (20142201300), and China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 2020M671130).

The authors declare that they have no conflict of interest.

[1] D.M. Fan. Holistic integrative medicine: Toward a new era of medical advancement. Frontiers of Medicine, 2017, 11(1): 152-159. https://doi.org/10.1007/s11684-017-0499-6
[2] R.X. Zhang, H.L. Wong, H.Y. Xue, et al. Nanomedicine of synergistic drug combinations for cancer therapy-Strategies and perspectives. Journal of Controlled Release, 2016, 240: 489-503. https://doi.org/ 10.1016/j.jconrel.2016.06.012
[3] J. Kudr, Y. Haddad, L. Richtera, et al. Magnetic nanoparticles: From design and synthesis to real world applications. Nanomaterials, 2017, 7(9): 243. https://doi. org/10.3390/nano7090243
[4] T. Kang, F.Y. Li, S. Baik, et al. Surface design of magnetic nanoparticles for stimuli-responsive cancer imaging and therapy. Biomaterials, 2017, 136: 98-114. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2017.05.013
[5] K. Sztandera, M. Gorzkiewicz, B. Klajnert-Maculewicz. Gold nanoparticles in cancer treatment. Molecular Pharmaceutics, 2019, 16(1): 1-23. https://doi.org/10. 1021/acs.molpharmaceut.8b00810
[6] N. Elahi, M. Kamali, M.H. Baghersad. Recent biomedical applications of gold nanoparticles: A review. Talanta, 2018, 184: 537-556. https://doi.org/10.1016/j. talanta.2018.02.088
[7] Y. Volkov. Quantum dots in nanomedicine: Recent trends, advances and unresolved issues. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2015, 468(3): 419-427. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2015.07.039
[8] K.J. McHugh, L.H. Jing, A.M. Behrens, et al. Biocompatible semiconductor quantum dots as cancer imaging agents. Advanced Materials, 2018, 30(18): e1706356. https://doi.org/10.1002/adma. 201706356
[9] D. Maiti, X.M. Tong, X.Z. Mou, et al. Carbon-based nanomaterials for biomedical applications: A recent study. Frontiers in Pharmacology, 2018, 9: 1401. https:// doi.org/10.3389/fphar.2018.01401
[10] F. Farjadian, A. Roointan, S. Mohammadi-Samani, et al. Mesoporous silica nanoparticles: Synthesis, pharmaceutical applications, biodistribution, and biosafety assessment. Chemical Engineering Journal, 2019, 359: 684-705. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018. 11.156
[11] M. Manzano, M. Vallet-Regí. Mesoporous silica nanoparticles for drug delivery. Advanced Functional Materials, 2020, 30(2): 1902634. https://doi.org/10.1002 /adfm. 201902634
[12] A. Gao, X.L. Hu, M. Saeed, et al. Overview of recent advances in liposomal nanoparticle-based cancer immunotherapy. Acta Pharmacologica Sinica, 2019, 40(9): 1129-1137. https://doi.org/10.1038/s41401-019-0281-1
[13] Y. Panahi, M. Farshbaf, M. Mohammadhosseini, et al. Recent advances on liposomal nanoparticles: Synthesis, characterization and biomedical applications. Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology, 2017, 45(4): 788-799. https://doi.org/10.1080/21691401.2017. 1282496
[14] Y.Z. Shen, W.T. Li. HA/HSA co-modified erlotinibalbumin nanoparticles for lung cancer treatment. Drug Design, Development and Therapy, 2018, 12: 2285-2292. https://doi.org/10.2147/DDDT.S169734
[15] R. Solanki, H. Rostamabadi, S. Patel, et al. Anticancer
nano-delivery systems based on bovine serum albumin nanoparticles: A critical review. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 193: 528-540. https:// doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.10.040
[16] S.H. Wen, J.J. Zhou, K.Z. Zheng, et al. Advances in highly doped upconversion nanoparticles. Nature Communications, 2018, 9: 2415. https://doi.org/10.1038/ s41467-018-04813-5
[17] S. Wilhelm. Perspectives for upconverting nanoparticles. ACS Nano, 2017, 11(11): 10644-10653. https:// doi.org/10.1021/acsnano.7b07120
[18] J. Chao, H.L. Zhang, Y.K. Xing, et al. Programming DNA origami assembly for shape-resolved nanomechanical imaging labels. Nature Protocols, 2018, 13(7): 1569-1585. https://doi.org/10.1038/s41596-018-0004-y
[19] Y.S. Chen, S.L. Cheng, A.M. Zhang, et al. Salivary analysis based on surface enhanced Raman scattering sensors distinguishes early and advanced gastric cancer patients from healthy persons. Journal of Biomedical Nanotechnology, 2018, 14(10): 1773-1784. https://doi. org/10.1166/jbn.2018.2621
[20] M.A. Aslam, C.L. Xue, K. Wang, et al. SVM based classification and prediction system for gastric cancer using dominant features of saliva. Nano Biomedicine and Engineering, 2019, 12(1): 1-13. https://doi.org/10. 5101/nbe.v12i1.p1-13
[21] D.P. Yang, S.H. Chen, P. Huang, et al. Bacteriatemplate synthesized silver microspheres with hollow and porous structures as excellent SERS substrate. Green Chemistry, 2010, 12(11): 2038-2042. https://doi. org/10.1039/C0GC00431F
[22] X.C. Yu, L. He, M. Pentok, et al. An aptamer-based new method for competitive fluorescence detection of exosomes. Nanoscale, 2019, 11(33): 15589-15595. https:// doi.org/10.1039/C9NR04050A
[23] R. Huang, L. He, S. Li, et al. A simple fluorescence aptasensor for gastric cancer exosome detection based on branched rolling circle amplification. Nanoscale, 2020, 12(4): 2445-2451. https://doi.org/10.1039/ C9NR08747H
[24] D. Zhu, W. Liu, W.F. Cao, et al. Multiple amplified electrochemical detection of microRNA-21 using hierarchical flower-like gold nanostructures combined with gold-enriched hybridization chain reaction. Electroanalysis, 2018, 30(7): 1349-1356. https://doi.org /10.1002/elan. 201700696
[25] Y. Zhang, Z.H. Shuai, H. Zhou, et al. Single-molecule analysis of microRNA and logic operations using a smart plasmonic nanobiosensor. Journal of the American Chemical Society, 2018, 140(11): 3988-3993. https://doi.org/10.1021/jacs.7b12772
[26] J.P. Zhang, Y.L. Liu, X. Zhi, et al. DNA-templated silver nanoclusters locate microRNAs in the nuclei of gastric cancer cells. Nanoscale, 2018, 10(23): 11079-11090. https://doi.org/10.1039/C8NR02634C
[27] Y.Y. Tian, L. Zhang, L.H. Wang. DNA-functionalized plasmonic nanomaterials for optical biosensing. Biotechnology Journal, 2020, 15(1): e1800741. https:// doi.org/10.1002/biot. 201800741
[28] S.J. Lin, X. Zhi, D. Chen, et al. A flyover style microfluidic chip for highly purified magnetic cell separation. Biosensors and Bioelectronics, 2019, 129: 175-181. https://doi.org/10.1016/j.bios.2018.12.058
[29] H. Tang, J.Q. Niu, X.N. Pan, et al. Topology optimization based deterministic lateral displacement array design for cell separation. Journal of Chromatography A, 2022, 1679: 463384. https://doi.org/10.1016/j.chroma. 2022.463384
[30] X. Zhi, M. Deng, H. Yang, et al. A novel HBV genotypes detecting system combined with microfluidic chip, loop-mediated isothermal amplification and GMR sensors. Biosensors and Bioelectronics, 2014, 54: 372-377. https://doi.org/10.1016/j.bios.2013.11.025
[31] Y. Zheng, K. Wang, J.J. Zhang, et al. Simultaneous Quantitative Detection of Helicobacter Pylori Based on a Rapid and Sensitive Testing Platform using Quantum Dots-Labeled Immunochromatiographic Test Strips. Nanoscale Research Letters, 2016, 11(1): 62. https://doi. org/10.1186/s11671-016-1254-7
[32] S. Gao, L. Kang, M. Deng, et al. A giant magnetoimpedance-based microfluidic system for multiplex immunological assay. Nano Biomedicine and Engineering, 2016, 8(4): 240-245. https://doi.org/10. 5101/nbe.v8i4.p240-245
[33] K. Wang, J.C. Yang, H. Xu, et al. Smartphone-imaged multilayered paper-based analytical device for colorimetric analysis of carcinoembryonic antigen. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2020, 412(11): 2517-2528. https:// doi.org/10.1007/s00216-020-02475-1
[34] K. Wang, D.X. Cui. The application of immunochromatographic analysis in early detection of gastric cancer. In: Gastric Cancer Prewarning and Early Diagnosis System. Dordrecht: Springer, 2017: 129-156. https://doi.org/10.1007/978-94-024-0951-2_8
[35] W.J. Wu, X.Y. Liu, M.F. Shen, et al. Multicolor quantum dot nanobeads based fluorescence-linked immunosorbent assay for highly sensitive multiplexed detection. Sensors and Actuators B: Chemical, 2021, 338: 129827. https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.129827
[36] J.A. Harrell, R. Kopelman. Biocompatible probes measure intracellular activity. Biophotonics International, 2000, 7: 22-24.
[37] R. Weissleder. Molecular imaging: Exploring the next frontier. Radiology, 1999, 212(3): 609-614. https://doi. org/10.1148/radiology.212.3.r99se18609
[38] C. Wang, C.C. Bao, S.J. Liang, et al. HAI-178 antibodyconjugated fluorescent magnetic nanoparticles for targeted imaging and simultaneous therapy of gastric cancer. Nanoscale Research Letters, 2014, 9(1): 274. https:// doi.org/10.1186/1556-276X-9-274
[39] T. Yin, H.G. Wu, Q. Zhang, et al. In vivo targeted therapy of gastric tumors via the mechanical rotation of a flower-like @Au nanoprobe under an alternating magnetic field. NPG Asia Materials, 2017, 9(7): e408. https:// doi.org/10.1038/am.2017.117
[40] B.F. Pan, D.X. Cui, Y. Sheng, et al. Dendrimer-modified magnetic nanoparticles enhance efficiency of gene delivery system. Cancer Research, 2007, 67(17): 8156-8163. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-064762
[41] Y.F. Kong, J. Chen, F. Gao, et al. A multifunctional ribonuclease-A-conjugated CdTe quantum dot cluster nanosystem for synchronous cancer imaging and therapy. Small, 2010, 6(21): 2367-2373. https://doi.org/ 10.1002/smll. 201001050
[42] J. Ruan, H. Song, Q.R. Qian, et al. HER2 monoclonal antibody conjugated RNase-A-associated CdTe quantum dots for targeted imaging and therapy of gastric cancer. Biomaterials, 2012, 33(29): 7093-7102. https://doi.org/ 10.1016/j.biomaterials.2012.06.053
[43] C. Li, Y. Ji, C. Wang, et al. BRCAA1 antibody- and Her2 antibody-conjugated amphiphilic polymer engineered quantum dots for targeted imaging of gastric cancer. Nanoscale Research Letters, 2014, 9: 244. https://doi.org/10.1186/1556-276X-9-244
[44] P. Huang, J. Lin, X.S. Wang, et al. Light-triggered theranostics based on photosensitizer-conjugated carbon dots for simultaneous enhanced-fluorescence imaging and photodynamic therapy. Advanced Materials, 2012, 24(37): 5104-5110. https://doi.org/10.1002/adma. 201200650
[45] Z.M. Li, P. Huang, X.J. Zhang, et al. RGD-conjugated dendrimer-modified gold nanorods for in vivo tumor targeting and photothermal therapy. Molecular Pharmaceutics, 2010, 7(1): 94-104. https://doi.org/10. 1021/mp9001415
[46] P. Huang, L. Bao, C.L. Zhang, et al. Folic acid-
conjugated Silica-modified gold nanorods for X-ray/CT imaging-guided dual-mode radiation and photo-thermal therapy. Biomaterials, 2011, 32(36): 9796-9809. https:// doi.org/10.1016/j.biomaterials.2011.08.086
[47] S.H. Chen, C.C. Bao, C.L. Zhang, et al. EGFR antibody conjugated bimetallic Au@Ag nanorods for enhanced SERS-based tumor boundary identification, targeted photoacoustic imaging and photothermal therapy. Nano Biomedicine and Engineering, 2016, 8(4): 315-328. https:// doi.org/10.5101/nbe.v8i4.p315-328
[48] C.C. Bao, N. Beziere, P. del Pino, et al. Gold nanoprisms as optoacoustic signal nanoamplifiers for in vivo bioimaging of gastrointestinal cancers. Small, 2013, 9(1): 68-74. https://doi.org/10.1002/smll.201201779
[49] S.J. Liang, C. Li, C.L. Zhang, et al. CD44v6 monoclonal antibody-conjugated gold nanostars for targeted photoacoustic imaging and plasmonic photothermal therapy of gastric cancer stem-like cells. Theranostics, 2015, 5(9): 970-984. https://doi.org/10.7150/thno. 11632
[50] X. Zhi, Y.L. Liu, L.N. Lin, et al. Oral pH sensitive GNS@ab nanoprobes for targeted therapy of Helicobacter pylori without disturbance gut microbiome. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 2019, 20: 102019. https://doi.org/10.1016/j.nano.2019. 102019
[51] Z.J. Zhou, C.L. Zhang, Q.R. Qian, et al. Folic acidconjugated silica capped gold nanoclusters for targeted fluorescence/X-ray computed tomography imaging. Journal of Nanobiotechnology, 2013, 11: 17. https://doi. org/10.1186/1477-3155-11-17
[52] C.L. Zhang, Z.J. Zhou, X. Zhi, et al. Insights into the distinguishing stress-induced cytotoxicity of chiral gold nanoclusters and the relationship with GSTP1. Theranostics, 2015, 5(2): 134-149. https://doi.org/10. 7150/thno. 10363
[53] C. Zhou, G.Y. Hao, P. Thomas, et al. Near-infrared emitting radioactive gold nanoparticles with molecular pharmacokinetics. Angewandte Chemie International Edition, 2012, 51(40): 10118-10122. https://doi.org/10. 1002/anie. 201203031
[54] M. He, P. Huang, C.L. Zhang, et al. Phase- and sizecontrollable synthesis of hexagonal upconversion rareearth fluoride nanocrystals through an oleic acid/ionic liquid two-phase system. Chemistry, 2012, 18(19): 5954-5969. https://doi.org/10.1002/chem. 201102419
[55] J.B. Ma, P. Huang, M. He, et al. Folic acid-conjugated nanoprobes for targeting dualmodality imaging of upconversion luminescence and Xray computed tomography. The Journal of Physical Chemistry B, 2012, 116(48): 14062-14070. https://doi. org/10.1021/jp309059u
[56] F. Chen, P. Huang, Y.J. Zhu, et al. The photoluminescence, drug delivery and imaging properties of multifunctional dual-doped hydroxyapatite nanorods. Biomaterials, 2011, 32(34): 9031-9039. https:// doi.org/10.1016/j.biomaterials.2011.08.032
[57] X. Hu, J.H. Sun, F.Y. Li, et al. Renal-clearable hollow bismuth subcarbonate nanotubes for tumor targeted computed tomography imaging and chemoradiotherapy. Nano Letters, 2018, 18(2): 1196-1204. https://doi.org/ 10.1021/acs.nanolett.7b04741
[58] C.Y. Wang, Y.P. Xiao, W.W. Zhu, et al. Photosensitizermodified nanoparticles to enhance photodynamic treatment of abscesses and boost immune protection for treated mice. Small, 2020, 16(28): e2000589. https://doi. org/10.1002/smll. 202000589
[59] Y. Ding, Q. Yan, J.W. Ruan, et al. Bone marrow mesenchymal stem cells and electroacupuncture downregulate the inhibitor molecules and promote the axonal regeneration in the transected spinal cord of rats. Cell Transplantation, 2011, 20(4): 475-491. https://doi. org/10.3727/096368910X528102
[60] J. Ruan, H. Song, C. Li, et al. DiR-labeled Embryonic Stem Cells for Targeted Imaging of in vivo Gastric

Cancer Cells. Theranostics, 2012, 2(6): 618-628. https:// doi.org/10.7150/thno. 4561
[61] J. Ruan, J. Shen, Z. Wang, et al. Efficient preparation and labeling of human induced pluripotent stem cells by nanotechnology. International Journal of Nanomedicine, 2011, 6: 425-435. https://doi.org/10.2147/IJN.S16498
[62] D.X. Cui, C.L. Zhang, B. Liu, et al. Regression of gastric cancer by systemic injection of RNA nanoparticles carrying both ligand and siRNA. Scientific Reports, 2015, 5: 10726. https://doi.org/10.1038/srep10726
[63] C.X. Yue, Y.M. Yang, C.L. Zhang, et al. ROSresponsive mitochondria-targeting blended nanoparticles: Chemo- and photodynamic synergistic therapy for lung cancer with on-demand drug release upon irradiation with a single light source. Theranostics, 2016, 6(13): 2352-2366. https://doi.org/10.7150/thno
[64] C.X. Yue, C.L. Zhang, G. Alfranca, et al. Near-Infrared Light Triggered ROS-activated Theranostic Platform based on Ce6-CPT-UCNPs for Simultaneous Fluorescence Imaging and Chemo-Photodynamic Combined Therapy. Theranostics, 2016, 6(4): 456-469. https://doi.org/10.7150/thno. 14101
[65] Y.L. Liu, Y.X. Pan, W. Cao, et al. A tumor microenvironment responsive biodegradable – based nanoplatform for the enhanced photodynamic therapy and improved PD-L 1 immunotherapy. Theranostics, 2019, 9(23): 6867-6884. https://doi.org/10.7150/thno. 37586
[66] H. Song, R. He, K. Wang, et al. Anti-HIF-1 antibodyconjugated pluronic triblock copolymers encapsulated with Paclitaxel for tumor targeting therapy. Biomaterials, 2010, 31(8): 2302-2312. https://doi.org/10.1016/j. biomaterials.2009.11.067
[67] J.L. Huang, G. Jiang, Q.X. Song, et al. Lipoproteinbiomimetic nanostructure enables efficient targeting delivery of siRNA to Ras-activated glioblastoma cells via macropinocytosis. Nature Communications, 2017, 8: 15144. https://doi.org/10.1038/ncomms15144
[68] Z. Zhang, J. Guan, Z.X. Jiang, et al. Brain-targeted drug delivery by manipulating protein corona functions. Nature Communications, 2019, 10: 3561. https://doi.org/ 10.1038/s41467-019-11593-z
[69] G.B. Yang, S.Z.F. Phua, W.Q. Lim, et al. A hypoxiaresponsive albumin-based nanosystem for deep tumor penetration and excellent therapeutic efficacy. Advanced Materials, 2019, 31(25): e1901513. https://doi.org/10. 1002/adma.201901513
[70] Z.L. Chai, D.N. Ran, L.W. Lu, et al. Ligand-modified cell membrane enables the targeted delivery of drug nanocrystals to glioma. ACS Nano, 2019, 13(5): 5591-5601. https://doi.org/10.1021/acsnano.9b00661
[71] Y. Zhang, K.M. Cai, C. Li, et al. Macrophage-membrane-coated nanoparticles for tumor-targeted chemotherapy. Nano Letters, 2018, 18(3): 1908-1915. https:// doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b05263
[72] R.H. Fang,W.W. Gao, L.F. Zhang. Targeting drugs to tumours using cell membrane-coated nanoparticles. Nat Rev Clin Oncol, 2023, 20(1): 33-48. https://doi.org/10. 1038/s41571-022-00699-x
[73] G.Z. Li, S.P. Wang, D.S. Deng, et al. Fluorinated chitosan to enhance transmucosal delivery of sonosensitizer-conjugated catalase for sonodynamic bladder cancer treatment post-intravesical instillation. ACS Nano, 2020, 14(2): 1586-1599. https://doi.org/10. 1021/acsnano.9b06689
[74] J. Chen, H.L. Luo, Y. Liu, et al. Oxygen-self-produced nanoplatform for relieving hypoxia and breaking resistance to sonodynamic treatment of pancreatic cancer. ACS Nano, 2017, 11(12): 12849-12862. https:// doi.org/10.1021/acsnano.7b08225
[75] C. Feng, R.Z. Chen, W.W. Fang, et al. Synergistic effect of CD47 blockade in combination with cordycepin treatment against cancer. Frontiers in Pharmacology, 2023, 14: 1144330. https://doi.org/10.3389/fphar.2023.

1144330
[76] P.F. Zhao, W.M. Yin, A.H. Wu, et al. Dual-targeting to cancer cells and M2 macrophages via biomimetic delivery of mannosylated albumin nanoparticles for drugresistant cancer therapy. Advanced Functional Materials, 2020, 30(16): 1700403. https://doi.org/10. 1002/adfm. 201700403
[77] Y. Qian, S. Qiao, Y.F. Dai, et al. Molecular-targeted immunotherapeutic strategy for melanoma via dualtargeting nanoparticles delivering small interfering RNA to tumor-associated macrophages. ACS Nano, 2017, 11(9): 9536-9549. https://doi.org/10.1021/acsnano. 7b05465
[78] C.R. Shi, T. Liu, Z.D. Guo, et al. Reprogramming tumorassociated macrophages by nanoparticle-based reactive oxygen species photogeneration. Nano Letters, 2018, 18(11): 7330-7342. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett. 8b03568
[79] W.W. Zhang, L.J. Li, D.G. Li, et al. The first approved gene therapy product for cancer ad-p53 (gendicine): 12 years in the clinic. Human Gene Therapy, 2018, 29(2): 160-179. https://doi.org/10.1089/hum.2017.218
[80] T.Z. Zhan, N. Rindtorff, J. Betge, et al. CRISPR/Cas9 for cancer research and therapy. Seminars in Cancer Biology, 2019, 55: 106-119. https://doi.org/10.1016/j. semcancer.2018.04.001
[81] J. Kim, A. Jozic, Y.X. Lin, et al. Engineering lipid nanoparticles for enhanced intracellular delivery of mRNA through inhalation. ACS Nano, 2022, 16(9): 14792-14806. https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05647
[82] F.M. Pi, D.W. Binzel, T.J. Lee, et al. Nanoparticle orientation to control RNA loading and ligand display on extracellular vesicles for cancer regression. Nature Nanotechnology, 2018, 13(1): 82-89. https://doi.org/10. 1038/s41565-017-0012-z
[83] Y.C. Pan, J.J. Yang, X.W. Luan, et al. Near-infrared upconversion-activated CRISPR-Cas9 system: A remotecontrolled gene editing platform. Science Advances, 2019, 5(4): eaav7199. https://doi.org/10.1126/sciadv. aav7199
[84] R.B. Patel, M.Z. Ye, P.M. Carlson, et al. Development of an in situ cancer vaccine via combinational radiation and bacterial-membrane-coated nanoparticles. Advanced Materials, 2019, 31(43): 1902626. https://doi.org/10. 1002/adma. 201902626
[85] B. Hou, D.G. Wang, J. Gao, H. Wang, Y.P. Li, H.J. Yu. Advances of microenvironment-activated nanosized drug delivery system for cancer immunotherapy. Acta Pharmaceutica Sinica, 2019, 12, 1802-1809. (in Chinese)
[86] R. Yang, J. Xu, L.G. Xu, et al. Cancer cell membranecoated adjuvant nanoparticles with mannose modification for effective anticancer vaccination. Nano, 2018, 12(6): 5121-5129. https://doi.org/10.1021/ acsnano.7b09041
[87] L.Q. Liu, Y. Wang, X. Guo, et al. A biomimetic polymer magnetic nanocarrier polarizing tumor-associated macrophages for potentiating immunotherapy. Small, 2020, 16(38): e2003543. https://doi.org/10.1002/smll. 202003543
[88] F.Y. Zhou, B. Feng, H.J. Yu, et al. Tumor microenvironment-activatable prodrug vesicles for nanoenabled cancer chemoimmunotherapy combining immunogenic cell death induction and CD47 blockade. Advanced Materials, 2019, 31(14): e1805888. https://doi. org/10.1002/adma. 201805888
[89] O. Rixe, J.C. Morris, V.K. Puduvalli, et al. First-inhuman, first-in-class phase 1a study of BXQ-350 for solid tumors and gliomas. Journal of Clinical Oncology, 2018, 36(15_suppl): 2517. https://doi.org/10.1200/jco. 2018.36.15_suppl. 2517
[90] W. Li, F.L. Wu, S.L. Zhao, et al. Correlation between PD-1/PD-L1 expression and polarization in tumorassociated macrophages: A key player in tumor
immunotherapy. Cytokine & Growth Factor Reviews, 2022, 67: 49-57. https://doi.org/10.1016/j.cytogfr.2022. 07.004
[91] W.Q. Wang, Y.L. Jin, X. Liu, et al. Endogenous stimuliactivatable nanomedicine for immune theranostics for cancer. Advanced Functional Materials, 2021, 31(26): 2100386. https://doi.org/10.1002/adfm. 202100386
[92] E. M. Cheng, N. W. Tsarovsky, P. M, Sondel, A. L. Rakhmilevich. Interleukin-12 as an in situ cancer vaccine component: a review. Cancer Immunol Immunother, 2022, 71(9): 2057-2065. https://doi.org/10. 1007/s00262-022-03144-1
[93] L. Zhou, P.C. Zhang, H. Wang, et al. Smart nanosized drug delivery systems inducing immunogenic cell death for combination with cancer immunotherapy. Accounts of Chemical Research, 2020, 53(9): 1761-1772. https:// doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00254
[94] Y.Z. Chang, L.Z. He, Z.B. Li, et al. Designing core-shell gold and selenium nanocomposites for cancer radiochemotherapy. ACS Nano, 2017, 11(5): 4848-4858. https://doi.org/10.1021/acsnano.7b01346
[95] H.J. Song, H. Sun, N.N. He, et al. Gadolinium-based ultra-small nanoparticles augment radiotherapy-induced T-cell response to synergize with checkpoint blockade immunotherapy. Nanoscale, 2022, 14(31): 11429-11442. https://doi.org/10.1039/D2NR02620A
[96] A. Wicki, D. Witzigmann, V. Balasubramanian, et al. Nanomedicine in cancer therapy: Challenges, opportunities, and clinical applications. Journal of Controlled Release, 2015, 200: 138-157. https://doi.org/ 10.1016/j.jconrel.2014.12.030
[97] M.L. Etheridge, S.A. Campbell, A.G. Erdman, et al. The big picture on nanomedicine: The state of investigational and approved nanomedicine products. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 2013, 9(1): 1-14. https://doi.org/10.1016/j.nano.2012.05.013
[98] Chen, H. B., Gu, Z. J., An, H. W., Chen, C. Y., Chen, J., Cui, R., Chen, S. Q., Chen, W. H., Chen, X. S., Chen, X. Y. et al. Precise nanomedicine for intelligent therapy of cancer. Science China Chemistry, 2018, 61(12): 1503-1552. https://doi.org/10.1007/s11426-018-9397-5
[99] M. Germain, F. Caputo, S. Metcalfe, et al. Delivering the power of nanomedicine to patients today. Journal of Controlled Release, 2020, 326: 164-171. https://doi.org/ 10.1016/j.jconrel.2020.07.007
[100] E.K.H. Chow, D. Ho. Cancer nanomedicine: From drug delivery to imaging. Science Translational Medicine, 2013, 5(216): 216rv4 https://doi.org/10.1126/ scitranslmed. 3005872
[101] Gonzalez-Valdivieso, J., Girotti, A., Schneider, J., Arias, F. J. Advanced nanomedicine and cancer: Challenges and opportunities in clinical translation. International Journal of Pharmaceutics, 2021, 599: 120438. https:// doi.org/10.1016/j.ijpharm.2021.120438
[102] C. von Roemeling, W. Jiang, C.K. Chan, et al. Breaking down the barriers to precision cancer nanomedicine. Trends in Biotechnology, 2017, 35(2): 159-171. https:// doi.org/10.1016/j.tibtech.2016.07.006
[103] J.I. Hare, T. Lammers, M.B. Ashford, et al. Challenges and strategies in anti-cancer nanomedicine development: An industry perspective. Advanced Drug Delivery Reviews, 2017, 108: 25-38. https://doi.org/10.1016/j. addr.2016.04.025
[104] Z.M. Li, X.T. Shan, Z.D. Chen, et al. Applications of surface modification technologies in nanomedicine for deep tumor penetration. Advanced Science, 2020, 8(1): 2002589. https://doi.org/10.1002/advs. 202002589
[105] S. Kunjachan, J. Ehling, G. Storm, et al. Noninvasive imaging of nanomedicines and nanotheranostics: Principles, progress, and prospects. Chemical Reviews, 2015, 115(19): 10907-10937. https://doi.org/10.1021/ cr500314d
[106] Y.Z. Min, J.M. Caster, M.J. Eblan, et al. Clinical translation of nanomedicine. Chemical Reviews, 2015,

115(19): 11147-11190. https://doi.org/10.1021/acs. chemrev.5b00116
[107] B. Pelaz, C. Alexiou, R.A. Alvarez-Puebla, et al. Diverse applications of nanomedicine. ACS Nano, 2017, 11(3): 2313-2381. https://doi.org/10.1021/acsnano. 6b06040
[108] J.Y. Ren, N. Andrikopoulos, K. Velonia, et al. Chemical and biophysical signatures of the protein corona in nanomedicine. Journal of the American Chemical Society, 2022, 144(21): 9184-9205. https://doi.org/10. 1021/jacs.2c02277
[109] M. Sousa de Almeida, E. Susnik, B. Drasler, et al. Understanding nanoparticle endocytosis to improve targeting strategies in nanomedicine. Chemical Society Reviews, 2021, 50(9): 5397-5434. https://doi.org/10. 1039/D0CS01127D
[110] C.B. He, D.M. Liu, W.B. Lin. Nanomedicine applications of hybrid nanomaterials built from metalligand coordination bonds: Nanoscale metal-organic frameworks and nanoscale coordination polymers. Chemical Reviews, 2015, 115(19): 11079-11108. https:// doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00125
[111] J.H. Lee, J.H. Choi, S.TD. Chueng, et al. Nondestructive characterization of stem cell neurogenesis by a magnetoplasmonic nanomaterial-based exosomal miRNA detection. ACS Nano, 2019, 13(8): 8793-8803. https:// doi.org/10.1021/acsnano.9b01875
[112] S.Y. Xu, B. Liu, J.Y. Fan, et al. Engineered mesenchymal stem cell-derived exosomes with high CXCR4 levels for targeted siRNA gene therapy against cancer. Nanoscale, 2022, 14(11): 4098-4113. https://doi. org/10.1039/D1NR08170E
[113] J. Czyz, C. Wiese, A. Rolletschek, et al. Potential of embryonic and adult stem cells in vitro. Biological Chemistry, 2003, 384(10-11): 1391-1409. https://doi. org/10.1515/bc.2003.155
[114] P.C. Chagastelles, N.B. Nardi. Biology of stem cells: An overview. Kidney International Supplements, 2011, 1(3): 63-67. https://doi.org/10.1038/kisup.2011.15
[115] U.M. Domanska, R.C. Kruizinga, W.B. Nagengast, et al. A review on CXCR4/CXCL12 axis in oncology: No place to hide. European Journal of Cancer, 2013, 49(1): 219-230. https://doi.org/10.1016/j.ejca.2012.05.005
[116] Z.D. Wang, J. Sun, Y.Q. Feng, et al. Oncogenic roles and drug target of CXCR4/CXCL12 axis in lung cancer and cancer stem cell. Tumor Biology, 2016, 37(7): 8515-8528. https://doi.org/10.1007/s13277-016-5016-z
[117] D.X. Cui, H. Zhang, Z. Wang, et al. Effects of dendrimer-functionalized multi-walled carbon nanotubes on murine embryonic stem cells. ECS Transactions, 2008, 13(14): 111-116. https://doi.org/10.1149/1. 2998536
[118] J. Ruan, J.J. Ji, H. Song, et al. Fluorescent magnetic nanoparticle-labeled mesenchymal stem cells for targeted imaging and hyperthermia therapy of in vivo gastric cancer. Nanoscale Research Letters, 2012, 7: 309. https://doi.org/10.1186/1556-276X-7-309
[119] C. Li, J. Ruan, M. Yang, et al. Human induced pluripotent stem cells labeled with fluorescent magnetic nanoparticles for targeted imaging and hyperthermia therapy for gastric cancer. Cancer Biology & Medicine, 2015, 12(3): 163-174. https://doi.org/10.7497/j.issn. 2095-3941.2015.0040
[120] Y.L. Liu, M. Yang, J.P. Zhang, et al. Human induced pluripotent stem cells for tumor targeted delivery of gold nanorods and enhanced photothermal therapy. Nano, 2016, 10(2): 2375-2385. https://doi.org/10.1021/ acsnano.5b07172
[121] J. Conde, C.C. Bao, D.X. Cui, et al. Antibody-drug gold nanoantennas with Raman spectroscopic fingerprints for in vivo tumour theranostics. Journal of Controlled Release, 2014, 183: 87-93. https://doi.org/10.1016/j. jconrel.2014.03.045
[122] J. Conde, F.R. Tian, Y. Hernández, et al. In vivo tumor
targeting via nanoparticle-mediated therapeutic siRNA coupled to inflammatory response in lung cancer mouse models. Biomaterials, 2013, 34(31): 7744-7753. https:// doi.org/10.1016/j.biomaterials.2013.06.041
[123] C.C. Bao, J. Conde, F. Pan, et al. Gold nanoprisms as a hybrid in vivo cancer theranostic platform for in situ photoacoustic imaging, angiography, and localized hyperthermia. Nano Research, 2016, 9(4): 1043-1056. https:// doi.org/10.1007/s12274-016-0996-y
[124] J. Conde, J.T. Dias, V. Grazú, et al. Revisiting 30 years of biofunctionalization and surface chemistry of inorganic nanoparticles for nanomedicine. Frontiers in Chemistry, 2014, 2: 48. https://doi.org/10.3389/fchem. 2014.00048
[125] J. Conde, A. Ambrosone, Y. Hernandez, et al. 15 years on siRNA delivery: Beyond the State-of-the-Art on inorganic nanoparticles for RNAi therapeutics. Nano Today, 2015, 10(4): 421-450. https://doi.org/10.1016/j. nantod.2015.06.008
[126] A. Kumari, S.K. Yadav, S.C. Yadav. Biodegradable polymeric nanoparticles based drug delivery systems. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2010, 75(1): 1-18. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2009.09.001
[127] M.M. Roberts, J.L. White, M.G. Grütter, et al. Threedimensional structure of the adenovirus major coat protein hexon. Science, 1986, 232(4754): 1148-1151. https:// doi.org/10.1126/science. 3704642
[128] Y.L. Liu, X. Zhi, M. Yang, et al. Tumor-triggered drug release from calcium carbonate-encapsulated gold nanostars for near-infrared photodynamic/photothermal combination antitumor therapy. Theranostics, 2017, 7(6): 1650-1662. https://doi.org/10.7150/thno. 17602
[129] A.A. Date, J. Hanes, L.M. Ensign, Nanoparticles for oral delivery: Design, evaluation and state-of-the-art. Journal of Controlled Release, 2016, 240: 504-526. https://doi. org/10.1016/j.jconrel.2016.06.016
[130] P. Singh, S.K. Sahoo. Nano-oncology: Clinical application for cancer therapy and future perspectives. In: Cancer Nanotheranostics. Cham: Springer, 2021: 49-95. https://doi.org/10.1007/978-3-030-76263-6_3
[131] Liu, Y., Solomon, M., Achilefu, S. Perspectives and potential applications of nanomedicine in breast and prostate cancer. Medicinal Research Reviews, 2013, 33(1): 3-32. https://doi.org/10.1002/med. 20233
[132] N. Abood, M. Jabir, H. Kadhim. TNF- ; loaded on gold nanoparticles as a good therapeutic agent against breast cancer AMJ13 cells. Nano Biomedicine and Engineering, 2020, 12(3): 262-271. https://doi.org/10. 5101/nbe.v12i3.p262-271
[133] X.X. Han, M.J. Mitchell, G.J. Nie. Nanomaterials for therapeutic RNA delivery. Matter, 2020, 3(6): 1948-1975. https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.09.020
[134] M. Kumar, U. Kumar, A.K. Singh. Therapeutic nanoparticles: Recent developments and their targeted delivery applications. Nano Biomedicine and Engineering, 2022, 14(1): 38-52. https://doi.org/10.5101/nbe.v14i1. p38-52
[135] Y. Lu, W.J. Sun, Z. Gu. Stimuli-responsive nanomaterials for therapeutic protein delivery. Journal of Controlled Release, 2014, 194: 1-19. https://doi.org/ 10.1016/j.jconrel.2014.08.015
[136] A. Alekhya, A.K. Sailaja. Formulation and evaluation of letrozole nanoparticles by salting out technique and determination of anti-cancer activity by MTT assay. Nano Biomedicine and Engineering, 2022, 14(3): 246-253. https://doi.org/10.5101/nbe.v14i3.p246-253
[137] V. Biju. Chemical modifications and bioconjugate reactions of nanomaterials for sensing, imaging, drug delivery and therapy. Chemical Society Reviews, 2014, 43(3): 744-764. https://doi.org/10.1039/C3CS60273G
[138] S.A. Rashdan. Chemical detection of the toxicity of nanoparticles of metals and metal oxides. Nano Biomedicine and Engineering, 2021, 13(4): 401-413. https:// doi.org/10.5101/nbe.v13i4.p401-413
[139] B. Elder, R. Neupane, E. Tokita, et al. Nanomaterial patterning in 3D printing. Advanced Materials, 2020, 32(17): e1907142. https://doi.org/10.1002/adma. 201907142
[140] K. Thorkelsson, P. Bai, T. Xu. Self-assembly and applications of anisotropic nanomaterials: A review. Nano Today, 2015, 10(1): 48-66. https://doi.org/10. 1016/j.nantod.2014.12.005
[141] E. Baquedano, R.V. Martinez, J.M. Llorens, et al. Fabrication of silicon nanobelts and nanopillars by soft lithography for hydrophobic and hydrophilic photonic surfaces. Nanomaterials, 2017, 7(5): 109. https://doi.org /10.3390/nano7050109
[142] D.M. Ju, Y. Zhang, R. Li, et al. Mechanism-independent manipulation of single-wall carbon nanotubes with atomic force microscopy tip. Nanomaterials, 2020, 10(8): 1494. https://doi.org/10.3390/nano10081494
[143] G. Gonçalves, M. Vila, M.T. Portolés, et al. Nanographene oxide: A potential multifunctional platform for cancer therapy. Advanced Healthcare Materials, 2013, 2(8): 1072-1090. https://doi.org/10.1002/adhm. 201300023
[144] A. Sawdon, E. Weydemeyer, C.A. Peng. Tumor photothermolysis: Using carbon nanomaterials for cancer therapy. European Journal of Nanomedicine, 2013, 5(3): 131-140. https://doi.org/10.1515/ejnm-20130006
[145] A.O. Choi, S.J. Cho, J. Desbarats, et al. Quantum dotinduced cell death involves Fas upregulation and lipid peroxidation in human neuroblastoma cells. Journal of Nanobiotechnology, 2007, 5: 1. https://doi.org/10.1186/ 1477-3155-5-1
[146] W.J. Chen, Y.T. Xu, D.C. Yang, et al. Preparation of liposomes coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles for targeting and imaging brain glioma. Nano Biomedicine and Engineering, 2022, 14(1): 71-80. https://doi.org/10.5101/nbe.v14i1.p71-80
[147] G.K. Ibadi, A.A. Taha, S.M.H. Al-Jawad. Anticancer activity of copper-chitosan nanocomposite conjugated with folic acid. Nano Biomedicine and Engineering, 2022, 14(4): 317-328. https://doi.org/10.5101/nbe.v14i4. p317-328
[148] A.M. Tomşa, A.L. Răchişan, A.A. Aldea, et al. Perspectives of gold nanoparticles and their applications in pancreatic cancer (Review). Experimental and Therapeutic Medicine, 2021, 21(3): 258. https://doi.org/ 10.3892/etm.2021.9689
[149] G. Barsisa, A. Belay, G. Beyene, et al. Synthesis europium doped zinc oxide nanoparticles via the co-precipitation method for photocatalytic applications. Nano Biomedicine and Engineering, 2022, 14(1): 58-70. https://doi.org/10.5101/nbe.v14i1.p58-70
[150] Y.H. Zheng, Y. Wang, M.Y. Xia, et al. The combination of nanotechnology and traditional Chinese medicine (TCM) inspires the modernization of TCM: Review on nanotechnology in TCM-based drug delivery systems. Drug Delivery and Translational Research, 2022, 12(6): 1306-1325. https://doi.org/10.1007/s13346-021-01029-x
[151] N.C. Seeman, H.F. Sleiman. DNA nanotechnology. Nature Reviews Materials, 2017, 3: 17068. https://doi. org/10.1038/natrevmats. 2017.68
[152] P.X. Guo, F. Haque, B. Hallahan, et al. Uniqueness, advantages, challenges, solutions, and perspectives in therapeutics applying RNA nanotechnology. Nucleic Acid Therapeutics, 2012, 22(4): 226-245. https://doi.org /10.1089/nat.2012.0350
© The author(s) 2024. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY) (http://creativecommons.org/ licenses/by/4.0/), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.