新型納米材料可安全抑制腫瘤生長

癌癥病人在化療中通常需要使用高毒性的化療藥物。由于藥物的非特異性，在殺死癌細(xì)胞的同時，同樣殺死正常細(xì)胞，損害正常的組織和器官。事實上，70%以上接受化療的癌癥患者，最后死于藥物毒性。是否可以使用對正常細(xì)胞和組織無毒的納米材料或分子，讓這些材料或分子進(jìn)入腫瘤后才產(chǎn)生毒性，或引起毒害作用？最近，中科院上海硅酸鹽所研究員施劍林團(tuán)隊通過對腫瘤內(nèi)部氧組分或活性氧組分的調(diào)控，初步實現(xiàn)了這一構(gòu)思。這為未來的無毒副作用的腫瘤化療提供了可能。相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在《自然—納米技術(shù)》上。

? ? 該團(tuán)隊一方面采用他們在國際上最早實現(xiàn)的細(xì)胞核靶向藥物輸運(yùn)策略，將光敏劑直接輸運(yùn)至癌細(xì)胞的核內(nèi)，實現(xiàn)了在極低光照條件下有效抑制腫瘤生長的目的；此外，還設(shè)計制備出納米尺寸的閃爍顆粒/半導(dǎo)體核殼結(jié)構(gòu)，在高穿透深度的X射線照射下，利用閃爍顆粒將高能射線轉(zhuǎn)化為紫外/可見光激發(fā)外層的半導(dǎo)體顆粒，從而使半導(dǎo)體顆粒上產(chǎn)生光生電子和空穴。其中的光生空穴可以直接氧化水分子，產(chǎn)生ROS如羥基自由基，使得腫瘤治療可以持續(xù)產(chǎn)生療效。

? ? 研究人員將無毒的金屬樸啉分子裝載入同樣無毒的介孔有機(jī)硅納米顆粒的孔道內(nèi)，當(dāng)這些顆粒被腫瘤吞噬后，加上一個簡單的外部超聲作用，其中的樸啉分子就會分解釋放出ROS和金屬離子。ROS殺死癌細(xì)胞，而特定的金屬離子可用于腫瘤部位的磁共振成像，實現(xiàn)治療過程的監(jiān)控和評估。

? ? 在此基礎(chǔ)上，施劍林團(tuán)隊提出了化學(xué)動力學(xué)的腫瘤治療概念。通過一種簡便的方法，針對性地合成了一種奇特而新穎的納米顆粒。這種納米顆粒在腫瘤細(xì)胞間質(zhì)的微弱酸性環(huán)境下即可迅速解離釋放大量亞鐵離子；而亞鐵離子歧化瘤內(nèi)累積的過氧化氫而產(chǎn)生大量羥自由基；最后，羥自由基引起腫瘤細(xì)胞的蛋白變性、DNA斷裂等一系列氧化損傷，最終引起癌細(xì)胞的凋亡。這種納米顆粒在瘤內(nèi)的最終產(chǎn)物為生物安全的鐵離子，不存在傳統(tǒng)藥物載體長期滯留的潛在毒性。

? ? 施劍林表示，腫瘤的快速生長依賴于充分的氧組分和養(yǎng)分的供給，事實上是人體的血管系統(tǒng)養(yǎng)活了腫瘤。為此，與以上的活性氧組分完全不同的策略是，如果能利用某種可以進(jìn)入腫瘤組織和細(xì)胞的納米顆粒，這些顆粒能夠大量消耗腫瘤內(nèi)的氧分子，同時阻塞其中的血管系統(tǒng)，阻止外部氧分子和養(yǎng)分的供給，就有可能實現(xiàn)腫瘤的饑餓治療。

? ? 施劍林團(tuán)隊采用改進(jìn)的自蔓延燃燒方法，并制備出單分散的、直徑100納米左右的硅化鎂納米顆粒。這種納米顆粒在正常組織環(huán)境下性能穩(wěn)定，無毒無害且制備成本很低。而在腫瘤的弱酸性環(huán)境下，可以與質(zhì)子反應(yīng)生成硅烷。這種硅烷分子極易與氧分子反應(yīng)，從而達(dá)到抑制腫瘤生長的目的。這些氧化硅顆粒還可以在一定時間后徹底降解，因此不存在毒副作用。

? ? 施劍林特別強(qiáng)調(diào)，目前這一方法還有待于進(jìn)一步改進(jìn)，主要是要尋找有效的納米顆粒表面改性方法，賦予其足夠長的體內(nèi)血液系統(tǒng)中的循環(huán)時間和主動靶向腫瘤的能力，實現(xiàn)通過靜脈給藥的無毒副作用腫瘤治療。