藥物“納米車”精準摧毀癌細胞

　　在殺死癌細胞的同時，也會將正常細胞一起殺死，這是傳統化療的一大弊端。能不能讓化療藥物在進入癌細胞之后，再釋放毒性，進行“定向爆破”？日前，中科院上海硅酸鹽研究所施劍林研究員帶領的團隊初步實現了這一構想。

　　有統計顯示，70%以上接受化療的癌癥患者最后死于藥物的毒性或癌細胞對藥物的耐藥性。是否可以使用對正常細胞和組織無毒的納米材料或分子，讓這些材料或分子進入腫瘤后才產生毒性？

　　一開始，課題組采用的策略是用光動力學療法，這是目前該領域的研究熱點。它利用無毒的光敏劑，在紫外線或可見光的作用下，產生有毒的活性氧物種（ROS），以此殺死癌細胞。

　　可課題組馬上碰到了很多關鍵而棘手的問題：ROS壽命短，只有200納秒；擴散距離短，僅20納米；而且，紫外線、可見光幾乎不能穿透皮膚和組織等。如此看來，這種方法幾乎沒有臨床應用價值。

　　怎樣才能克服這些致命缺點？施劍林想到了自己做了很多年的老本行——有“分子藥物運輸車”之稱的細胞核靶向藥物輸運策略，他們曾在國際上最早實現這一方法。

　　科學家設計出了一種納米尺寸的閃爍顆粒/半導體核殼，這種光敏材料在被X射線照射時，半導體顆粒就能直接氧化水分子，產生ROS類物質。這種方法既避免了紫外和可見光的穿透深度問題，又不需要消耗氧組分，使得腫瘤治療可以持續產生療效。

　　“這克服了ROS壽命短、擴散距離短的問題，實現了在極低的光照條件下有效抑制腫瘤生長的目的。”施劍林說。

　　還有沒有更簡單的路徑？該團隊又想到了超聲作為刺激源。

　　超聲在臨床上普遍使用，無毒無害且幾乎沒有穿透深度限制。課題組將無毒的金屬卟啉分子裝載入介孔有機硅納米顆粒的孔道內。這種納米顆粒同樣無毒，且具有優異的生物相容性。

　　這輛“分子運輸車”不僅可以運輸藥物，還可實現治療過程的監控：當這些顆粒被腫瘤吞噬后，加上一個簡單的外部超聲作用，其中的卟啉分子就會分解釋放出ROS和金屬離子。ROS殺死癌細胞，而特定的金屬離子則可用于腫瘤部位的磁共振成像，方便醫生對治療過程進行監控和評估。

　　科學家的“腦洞”不止于此。他們還想尋找更簡便的方法——能否不使用任何外源的響應刺激，而只是利用腫瘤內源性的特異微環境，讓腫瘤自己產生足以殺死自己的ROS？

　　于是，繼超聲驅動之后，施劍林團隊又提出了化學動力學的腫瘤治療概念，這是一次跨學科的嘗試。在環境科學中，有一種芬頓反應，可以利用鐵離子的催化作用產生ROS，實現有機污染物的降解。要知道，大多數實體腫瘤會大量高表達過氧化氫，能否用芬頓反應來產生ROS，殺滅癌細胞呢？

　　可惜的是，腫瘤內表達過氧化氫的量還是太低，不足以有效啟動芬頓反應，產生足夠殺死癌細胞的ROS。為此，科學家們合成了一種奇特而新穎的軟鐵磁性非晶鐵納米顆粒，它在腫瘤細胞間質的微弱酸性環境下，可立即迅速解離釋放大量亞鐵離子。接著，亞鐵離子可歧化瘤內累積的過氧化氫而產生大量羥自由基，由此引發腫瘤細胞的一系列氧化損傷，最終讓癌細胞凋亡。