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硫化铜纳米晶:“双机制”抗肿瘤

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-05-11  来源:中国科学报  浏览次数:1268
核心提示:  硫化铜纳米晶:双机制抗肿瘤硫化铜纳米晶近红外光诱导产生光热疗与光动力双机制杀死肿瘤细胞。在这项研究中,科研人员遇到的

  硫化铜纳米晶:“双机制”抗肿瘤

硫化铜纳米晶近红外光诱导产生光热疗与光动力双机制杀死肿瘤细胞。

在这项研究中,科研人员遇到的最大难点在于如何发现并确定硫化铜具有内在光动力特性。在采用硫化铜纳米晶光热疗过程中,他们发现该材料对肿瘤细胞的杀灭效率要高于一些贵金属等离子共振纳米材料,例如纳米金颗粒。因此,他们推测除光热疗外,硫化铜纳米晶还有一些新的机制作用于肿瘤细胞。

“具有等离子共振性质的硫化铜纳米晶可由近红外光诱导产生光热和光动力双重效应杀死肿瘤细胞。”中国科学院理化技术研究所(以下简称理化所)副研究员刘惠玉日前在接受《中国科学报》记者采访时这样解释这项最新进展。她表示,这项研究的创新点在于发现了半导体纳米晶在近红外光诱导下的肿瘤治疗新机制,为更有效的纳米疗法找到了新的方向。

这项研究是中外学者共同开展的。其中,意大利理工学院的科研人员负责硫化铜纳米晶的研制及表征;美国加州大学洛杉矶分校的科研人员负责通过分子生物学手段评价光热疗与光动力双重光疗特性在生物分子水平的作用。中科院理化所的科研人员则负责光热疗与光动力性质表征,以及相关体外细胞、体内动物实验安全性与有效性评价。“我们发现了基于具备等离子共振性质的硫化铜纳米晶本征光热疗与光动力双重光疗特性。”刘惠玉说。目前该研究进展已在ACS Nano(《美国化学学会会刊·纳米 》)上发表。

提出新思路

“硫化铜纳米晶本征光热疗与光动力双重光疗特性如同一把小尺寸纳米晶"子弹",能在实验小鼠体内的癌细胞组织中顽强"作战"。”刘惠玉给记者打了个比方。

她所在的理化所纳米材料可控制备与应用研究组,多年来在理化所研究员唐芳琼的带领下一直致力于发展纳米近红外光热材料,并且取得了一些开拓性成果。

硫化铜纳米晶体由于其低成本、高光热转化率的特性,近年来在纳米光热疗领域引起广泛关注。之前的报道普遍认为硫化铜纳米晶杀伤肿瘤细胞机理全部是基于其光热转化性能。而在这次合作研究中,科研人员观察到除了高效的光热效应,这些硫化铜纳米晶还具备内在的近红外光诱导光动力特性,从而产生高浓度的活性氧簇杀死肿瘤细胞。

在这项研究中,科研人员遇到的最大难点在于如何发现并确定硫化铜具有内在光动力特性。在采用硫化铜纳米晶光热疗过程中,他们发现该材料对肿瘤细胞的杀灭效率要高于一些贵金属等离子共振纳米材料,例如纳米金颗粒。“因此,我们推测除光热疗外,硫化铜纳米晶还有一些新的机制作用于肿瘤细胞。”刘惠玉解释说。

于是,他们采用电子自旋共振光谱测定,发现硫化铜活性氧的生成具有明显浓度和近红外光剂量依赖性。经实验,科学家发现在近红外光照射下,会增强硫化铜纳米晶在生理环境中释放一价铜离子,与周围生物环境相互作用发生氧化还原反应,产生电子转移,从而体现出光动力治疗特性。

发现双重机制

这项研究的主要创新点在于发现单一硫化铜纳米晶在肿瘤治疗中具有光动力与光热疗双重机制。

记者了解到,在光动力疗法中,光敏剂通过光激发生成高活性氧簇破坏肿瘤细胞。尽管在临床中光敏剂已经被用来治疗很多疾病,但光动力疗法介导的癌症治疗中仍有很多局限性。如有机光敏剂或者金属—有机光敏剂的水溶性差,在激光照射下易分解,靶向差以及由于低的吸收截面使其在近红外范围内激发效率低等。就这一点而言,在光动力治疗中基于纳米材料的系统将有效改善。因此,为克服这些局限就需要新的协同方法。

科研人员告诉记者,光热治疗是一种新兴的癌症治疗方法。这种方法中治疗剂吸收光子能量,其中部分能量以热的形式向外散出。当治疗剂聚集于肿瘤部位时,升高的温度可以使细胞凋亡。近年来,多种近红外吸收(等离子)纳米材料在光动力治疗研究中取得了巨大的进步。尤其是贵金属纳米结构,例如金球、金纳米棒、金纳米笼,还有多能的金纳米壳,已经获得深入的研究。

硫化铜纳米晶是一种新兴的具备等离子共振性质的纳米晶。铜硫族化合物大规模合成都相对较容易,并且与贵金属纳米晶相比,成本较低。“所有这些特点使得铜硫族化合物纳米晶有可能成为低成本、规模化的可用光治疗的光热试剂。”刘惠玉说。

 
 
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