新型纳米材料可安全抑制肿瘤生长

(记者黄欣)癌症患者在化疗中通常需要使用高毒性化疗药物。由于药物的非特异性，它们同时杀死癌细胞和正常细胞，损害正常组织和器官。事实上，超过70%接受化疗的癌症患者最终死于药物毒性。有没有可能使用对正常细胞和组织无毒的纳米材料或分子，使这些材料或分子能够进入肿瘤产生毒性或毒性作用？最近，中国科学院上海硅酸盐研究所的研究员史建林的团队通过调节肿瘤内部的氧成分或活性氧成分，初步实现了这一想法。这为将来无毒副作用的肿瘤化疗提供了可能性。相关研究成果已发表在《自然-纳米技术》杂志上。

一方面，该团队采用了世界上最早的核靶向药物递送策略，将光敏剂直接递送到癌细胞核内，从而实现了在极低光照条件下有效抑制肿瘤生长的目标。此外，设计并制备了纳米闪烁粒子/半导体核壳结构。在具有高穿透深度的X射线的照射下，闪烁粒子被用来将高能射线转换成紫外/可见光以激发外层中的半导体粒子，从而在半导体粒子上产生光生电子和空穴。光生空穴可直接氧化水分子产生活性氧，如羟基*基，使肿瘤治疗可持续产生疗效。

研究人员将无毒的金属公园分子装载到同样无毒的介孔硅纳米粒子的通道中。当这些粒子被肿瘤吞噬，加上简单的外部超声波作用，纳米粒子中的公园分子将被解释为释放活性氧和金属离子。活性氧杀死癌细胞，特定的金属离子可用于肿瘤部位的磁共振成像，以监测和评估治疗过程。

在此基础上，史建林的团队提出了基于化学动力学的肿瘤治疗概念。通过简单方便的方法，特异地合成了一种独特新颖的纳米粒子。纳米粒子在肿瘤细胞基质的弱酸性环境中能快速解离并释放大量亚铁离子；然而，积累在亚铁离子歧化肿瘤中的过氧化氢会产生大量的羟基*基。最后，羟基*基引起一系列氧化损伤，如肿瘤细胞的蛋白质变性和DNA断裂，最终导致癌细胞凋亡。纳米粒子在肿瘤中的最终产物是生物安全的铁离子，并且没有长期保留传统药物载体的潜在毒性。

史建林说，肿瘤的快速生长依赖于充足的氧成分和营养物质的供应。事实上，人体的血管系统支撑着肿瘤。为此，与上述活性氧成分完全不同的策略是，如果能够利用某些能够进入肿瘤组织和细胞的纳米颗粒，这些颗粒能够消耗肿瘤中的大量氧分子，阻断其中的血管系统，并阻止外部氧分子和营养物的供应，则有可能实现肿瘤的饥饿治疗。

史建林的团队采用改进的自蔓延燃烧方法，制备了直径约100纳米的单分散硅化镁纳米粒子。该纳米粒子在正常组织环境下性能稳定，无毒无害，制备成本低。然而，在肿瘤的弱酸性环境中，硅烷可以通过与质子反应生成。这种硅烷分子容易与氧分子反应，从而达到抑制肿瘤生长的目的。这些二氧化硅颗粒也可以在一定时间后完全降解，因此没有毒副作用。

史建林特别强调，这种方法仍需进一步改进，主要是寻找一种有效的纳米粒子表面修饰方法，使其在体内血液系统中有足够长的循环时间和主动靶向肿瘤的能力，从而实现静脉给药的无毒副作用的肿瘤治疗。

《中国科学新闻》(2017-02-08第四版综合)