科学家开发出利用纳米粒子和光杀死肿瘤细胞的新方法

近日，弗吉尼亚大学的医学物理学家开发出了一种利用纳米粒子和光杀死肿瘤细胞的新方法。由弗吉尼亚大学的放射肿瘤学讲师Wensha Yang及其同事Ke Sheng、Paul W. Read、 James M. Larner和Brian P. Helmke设计的这种方法利用了量子点。量子点是半导体纳米结构，直径为250亿分之一米，它可以在三个维度上约束电子，而且当接触到紫外线的时候会发光。

图片说明：量子点在细胞内的分布，偶联物被细胞非特异吸收->在黑暗中培养2天后的显微图像

图片说明：示意图展示了能量如何从X光转移到杀死肿瘤细胞的基团，即单线态氧基团

Yang和她的同事发现当量子点接触到兆伏级X光（例如癌症放射性疗法使用的X光）的时候也会发光。这组科学家意识到，这种属性让量子点成为了利用光活化化合物治疗癌症疗法的一种理想的介质。
 
一种称为Photofrin的化合物是目前被FDA批准的唯一一种光敏剂。Photofrin被癌细胞吸收，接触光之后会活化，然后杀死癌细胞。目前它被用于治疗特定类型的位置较浅的肿瘤，但是Yang和她的同事发现把Photofrin和量子点结合起来可以创造出一种甚至可以杀死深处癌细胞的有效方法。在被高剂量的辐射照射后，这些量子点具有了荧光性质，然后发出了光。这种光触发了Photofrin杀死癌细胞的活动。迄今为止，这个过程只在培养的癌症细胞中进行了研究，在理论上它也可能在外部光源照射下在人体深处的肿瘤中运作。
 
为了防止正常组织受到该治疗的影响，这种量子点-Photofrin偶联物的毒性只有在施加辐射的时候才会被激活。此外，待治疗的区域是用适形辐射的方法加以瞄准，辐射被精确地释放到了肿瘤的三维轮廓之内，只有最少量的辐射溢出到了周围的健康组织。Yang说，结果在肿瘤边界之外的“辐射剂量更低的区域，这种药物的毒性也非常低”。在针对人类肺癌细胞的试验中，与仅仅进行辐射相比，这个过程让肿瘤细胞的存活数量降低到了前者的1/2到1/6。但是它对附近细胞只有最低限度的毒性。
 
Yang于2008年7月29日在第50届美国医学物理学家协会（AAPM）年会上描述了这种技术，她的演讲题为“通过半导体纳米粒子实现从兆伏级辐射到肿瘤细胞致死单线态氧的增强能量转移”。AAPM是全世界最大的医学物理学协会。该会议于7月27日至7月31日在美国德克萨斯州的休斯顿召开。