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ACS Nano：多鎢酸釓納米球用于增強(qiáng)乏氧腫瘤的放射敏感性

來源: X-MOL 2017-07-28 15:06:58

放射治療（Radiation Therapy, RT）目前已經(jīng)成為臨床上治療癌癥最常用的方法之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近60%的腫瘤病人需要接受放射治療。放療主要利用穿透能力強(qiáng)的高能電離輻射直接離子化DNA分子或間接地與水作用產(chǎn)生大量具有細(xì)胞毒性的活性氧物質(zhì)（Reactive Oxygen Species，ROS）來誘導(dǎo)DNA雙鏈產(chǎn)生損傷，從而起到抑制腫瘤細(xì)胞增殖的作用。然而，在細(xì)胞內(nèi)存在大量的谷胱甘肽（GSH），顯著降低了ROS的生成，因此削弱了放射治療的效果；另外，腫瘤組織存在10-50%的乏氧細(xì)胞，研究表明這部分乏氧腫瘤細(xì)胞對(duì)射線不敏感、易對(duì)放射線產(chǎn)生抵抗而不能有效地根除，從而造成腫瘤的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)，最終導(dǎo)致放療失敗。近年來，多功能納米放療增敏劑因具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，為提高乏氧腫瘤細(xì)胞的放療敏感性、增強(qiáng)放療療效提供了重要機(jī)遇。

近日，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所、中國(guó)科學(xué)院納米生物效應(yīng)與安全性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的雍媛博士和中國(guó)科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電技術(shù)學(xué)院張春芳博士等人在前期工作的基礎(chǔ)上（點(diǎn)擊閱讀詳細(xì)），通過靜電相互作用將小干擾RNA（HIF-1α siRNA）和多鎢酸釓納米團(tuán)簇負(fù)載到可生物降解的殼聚糖（Chitosan）納米顆粒上，成功制備了多功能有機(jī)-無機(jī)雜化納米粒子（GdW10@CS），同時(shí)利用內(nèi)外放射增敏策略，最終實(shí)現(xiàn)了乏氧腫瘤的良好治療效果。由于GdW10@CS納米球中含有的高原子系數(shù)金屬元素（Gd和W）具有較強(qiáng)的X射線衰減能力，在外部X射線的作用下可以產(chǎn)生大量具有殺傷作用的活性氧物質(zhì)；他們同時(shí)發(fā)現(xiàn)，GdW10還可以通過W6+與谷胱甘肽（GSH）發(fā)生氧化還原反應(yīng)，降低細(xì)胞內(nèi)GSH的水平，從而有利于細(xì)胞內(nèi)ROS的大量積累；表面負(fù)載的HIF-1α siRNA可以下調(diào)HIF-1α的表達(dá)，阻止處于亞損傷狀態(tài)DNA的自我修復(fù)，提高對(duì)乏氧細(xì)胞的殺傷力。由此可見，GdW10@CS納米球可以同時(shí)通過外部敏化方式和內(nèi)部敏化方式共同達(dá)到放射增敏的作用。值得注意的是，在這種復(fù)合納米增敏劑中，殼聚糖可以生物降解，具有超小尺寸的GdW10納米團(tuán)簇可通過腎清除途徑迅速排出體外，因此避免了GdW10@CS納米球可能在體內(nèi)長(zhǎng)期蓄積帶來的毒副作用，為臨床應(yīng)用提供了便利。此外，GdW10@CS納米球可用作核磁共振（MRI）和計(jì)算機(jī)斷層（CT）成像造影劑，為納米醫(yī)學(xué)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)診斷與癌癥治療相結(jié)合的診療一體化及綜合治療提供了可能。

這一成果發(fā)表在ACS Nano 上，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的趙宇亮研究員、谷戰(zhàn)軍研究員和中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所的張光晉研究員、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電技術(shù)學(xué)院的劉向峰教授為該論文的共同通訊作者。

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