新型納米粒子利用光熱治療癌症

癌症可以說是對人類健康的極大威脅。科學家們絞盡腦汁去思考治療治癒癌症的理論依據和方法。近年來,生物光熱療法逐漸興起,且大部分方法已經在進行臨床試驗階段,不久後便有希望投放市場。

新型納米粒子利用光熱治療癌症

光熱治療是近年來出現的一種新型腫瘤治療方法,在外部近紅外光的照射下,腫瘤部位的光熱劑吸收近紅外光並將其轉化為熱,使腫瘤部位溫度迅速升高到48℃以上,幾分鐘內可殺死癌細胞。

新型納米粒子利用光熱治療癌症

納米顆粒原位注射

光熱治療過程產生的副作用較小,全身系統毒性低,不會對正常組織造成損傷,具有很大的臨床應用潛力。貴金屬納米顆粒、碳納米材料、有機納米材料和半導體納米材料等多種納米光熱劑被開發並應用於光熱治療,取得了較好的腫瘤治療效果。

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製取W18O49

在來自哈爾濱工業大學

的一項研究中,發現通過溶劑熱反應合成了粒徑約為 300 nm 的海膽狀氧化鎢納米球,其表徵結果顯示為W18O49的晶相。這種納米材料在整個近紅外區均具有較強的光吸收。

新型納米粒子利用光熱治療癌症

W18O49經激光照射後熱效應明顯

在激光照射 10 min 後,W18O49 分散液(0.5 mg/mL)的溫度升高了 28.3℃,併產生了大量活性氧物質。MTT 實驗顯示 W18O49 納米球的細胞毒性非常低,當其濃度達到0.5 mg/mL時,HeLa細胞(從宮頸癌組織中分離,分裂迅速不衰老的細胞)的相對活力依然保持在85%以上。W18O49 納米球與HeLa細胞共培養後,激光的照射可以導致HeLa細胞的大量死亡或凋亡,隨著照射時間的延長,死亡細胞面積逐漸增大。

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HeLa細胞在W18O49和NIR 1064激光共同作用下,出現明顯的死亡(紅色)

HeLa細胞的凋亡是W18O49產生的熱和活性氧物質激活線粒體凋亡途徑導致的。小鼠光熱治療表明 W18O49 納米球介導的光熱治療具有優異的腫瘤抑制作用,但其對小鼠的生長沒有影響,小鼠的主要器官(心、肝、脾、肺、腎)結構正常。進一步探究顯示,在長時間的循環過程中,W18O49納米球不會對小鼠的血液產生明顯的毒性,其在機體中的代謝主要由肝和脾完成。

新型納米粒子利用光熱治療癌症

癌細胞

其被動靶向作用有利於靜脈注射時顆粒向腫瘤組織的聚集。所謂被動靶向作用即不同粒徑的納米顆粒在體內分佈上具有一定選擇性。選擇合適粒徑納米材料可以控制其向腫瘤組織聚集。海膽狀W18O49納米球的開發,和其用於腫瘤的光熱治療,豐富了可用於腫瘤光熱治療的納米材料,拓寬了光熱治療入射光的波長選擇範圍,為腫瘤診療提供了新的思路。


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