光子激活療法 (PAT) 正在被研究作為一種潛在的癌癥治療方法，因?yàn)?X 射線能夠釋放具有 DNA 損傷和細(xì)胞殺傷作用的電子。
“將金屬暴露在光線下會(huì)導(dǎo)致電子釋放，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。1905 年阿爾伯特·愛(ài)因斯坦對(duì)這種現(xiàn)象的解釋預(yù)示著量子物理學(xué)的誕生，”主要作者、京都大學(xué)研究所的 Fuyuhiko Tamanoi 博士說(shuō)綜合細(xì)胞材料科學(xué) (iCeMS) 分子生物學(xué)家，在一份聲明中。
然而，癌癥放射治療的一個(gè)已知問(wèn)題是它在腫瘤中心無(wú)效，由于缺乏穿透血管，氧含量低。當(dāng) X 射線到達(dá)細(xì)胞內(nèi)部時(shí)，X 射線輻射需要氧氣來(lái)產(chǎn)生破壞 DNA 的活性氧。
已經(jīng)開發(fā)出含有釓、碘、金和銀(Z 元素)等元素的納米顆粒，因?yàn)樗鼈兡軌蚝苋菀椎乇话┘?xì)胞吸收并定位在細(xì)胞核中。此外，增強(qiáng)的滲透性和保留效應(yīng)(EPR 效應(yīng))允許納米顆粒在腫瘤細(xì)胞中而不是在健康細(xì)胞中積累。
當(dāng) X 射線照射到含有攜帶碘的納米顆粒的腫瘤組織上時(shí)，碘會(huì)釋放電子，破壞 DNA 并殺死癌細(xì)胞。圖片由 Mindy Takamiya/京都大學(xué) iCeMS 提供。
基于放射療法和 Z 元素的特性，并為了克服當(dāng)前 PAT 療法的局限性，一組和美國(guó)的研究人員設(shè)計(jì)了多孔的載碘有機(jī)二氧化硅納米粒子。
該團(tuán)隊(duì)之前已經(jīng)確定，當(dāng)用 50.25 keV 的同步加速器產(chǎn)生的 X 射線照射時(shí)，釓納米粒子可以殺死癌細(xì)胞。但目前研究中使用的碘比釓便宜，并且以較低的能級(jí)釋放電子。
在設(shè)計(jì)和表征納米粒子后，研究人員將它們分散到腫瘤球體中——包含多個(gè)癌細(xì)胞的 3D 組織。球體是通過(guò)在一個(gè)特殊的板上培養(yǎng)表達(dá)綠色熒光蛋白的卵巢癌細(xì)胞來(lái)制備的，該板收集形成球體的孔底部的細(xì)胞。
該團(tuán)隊(duì)通過(guò)掃描和透射電子顯微鏡證實(shí)，納米顆粒被有效地吸收到腫瘤球體中并均勻分布在整個(gè)球體中。
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