“中科院纳米生物效应与安全性重点实验室”赵宇亮、陈春英等人的实验研究与IBM周如鸿研究员理论模拟合作，在肿瘤高效低毒纳米药物研究方面取得重要的新进展，研究结果已发表在美国科学院院刊(PNAS, 109, 15431,2012)，这是继PNAS 2010, PNAS 2011以来，该研究组在美国科学院院刊连续发表的又一重要成果。该重点实验室由高能所和国家纳米中心联合成立。

纳米生物效应与安全性重点实验室在2004年发现，原来设计为新一代MRI医学造影剂的含Gd金属富勒烯具有高效抑制肿瘤生长的功能。通过表面化学修饰，研究人员得到了几乎没有毒副作用的Gd@C₈₂(OH)₂₂。它不杀死肿瘤细胞，而是通过调节肿瘤细胞周围的微环境（改善肿瘤细胞生长的“土壤”），把肿瘤细胞“监禁”起来。通过近9年的动物实验和细胞实验研究发现，这种新的方法不仅抑制肿瘤生长，也高效抑制肿瘤转移。

进一步的动物实验和分子动力学模拟研究发现，Gd@C₈₂(OH)₂₂纳米药物与靶分子的相互作用过程与药物设计的经典理论不同，Gd@C₈₂(OH)₂₂并不作用于靶分子MMP的活性位点。Gd@C₈₂(OH)₂₂分子自身首先通过氢键相互作用形成棒状排列的纳米颗粒，然后通过扩散运动接近靶分子的疏水区域，产生非特异性的疏水相互作用，形成过渡态，最后纳米药物和靶分子MMP之间通过氢键作用和疏水作用形成特异性结合。这种特异性结合区域在MMP的疏水区域，而不是传统的活性位点。该研究结果第一次提出了新型纳米药物的设计，有可能超越经典的理论和传统的思路：在传统的“锁眼”以外，靶分子可以为纳米颗粒（而非传统的“分子”）药物提供有更为广阔的结合区域。这大大拓展了设计新型药物的可能性。

目前全世界有关纳米药物的研究，主要以纳米颗粒作为载体载带现有药物。把纳米颗粒直接作为肿瘤治疗药物（不需要载带传统药物），到目前为止，Gd@C₈₂(OH)₂₂体系还是第一个。该实验室通过近9年的系统研究，已经完成8个肿瘤模型的动物实验。除了深入开展抑制肿瘤新机制的基础研究以外，2012年高能所已建成一条中试生产线，正在推进临床前研究的相关工作。

值得一提的是，由于研究成果的国际影响，2012年11月赵宇亮研究员被纳米药物领域的Top刊物美国Nanomedicine(IF=6.69) 增选为副主编，2007年被选为纳米毒理学领域的Top刊物Particle and Fibre Toxicology (IF=7.25)的副主编。2011年赵宇亮应邀担任美国化学会的学术刊物Accounts for Chemical Research(IF=21.67)的专题编辑，和美国加州大学(UCLA)纳米环境健康中心主任Prof. Andre Nel一起，为该刊物编著了“纳米环境健康安全”专辑。这表明，该重点实验室在国内最早开始的两大主要方向，纳米毒理学和纳米药物的研究，均获得国际学术界同行的高度认可。

图1：新型纳米药物的设计，有可能超越经典的理论和传统的思路：在传统
的“锁眼”以外，靶分子可以为纳米颗粒（而非传统的“分子”）药物提供有更为
广阔的结合区域。这大大拓展了设计新型药物的可能性(PNAS, 109, 15431,2012)。