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新型纳米材料为放疗“双增敏”

多功能纳米材料可改变肿瘤乏氧状态,其包裹的槲皮素增敏效果显著
2019-12-18 01:53:56 来源:健康报
  (记者衣晓峰 特约记者李宴群)哈尔滨医科大学附属肿瘤医院陈秀玮教授团队与中科院理化技术研究所孟宪伟等专家合作,设计出一种多功能可降解的纳米材料,有效抑制了肿瘤细胞内乏氧因子碳酸酐酶9的表达,取得了抑制肿瘤细胞内乏氧的效果;在此基础上引入具有肿瘤放射增敏特性的药物槲皮素,进而达到了双重放疗增敏的疗效。相关研究论文近期发表在美国化学学会主办的《纳米》杂志上。

  据介绍,放疗的原理是利用放射线的生物学作用,最大量地杀伤肿瘤组织,诱导癌细胞坏死及凋亡,最终达到扼杀肿瘤的目的。肿瘤细胞对放射线的敏感性是决定疗效的关键因素,而肿瘤细胞内氧的含量决定了该细胞对放疗的敏感性。也就是说,肿瘤放疗效果与肿瘤内的乏氧状态密切相关。

  针对临床所面临的实际问题,陈秀玮教授团队成员马腾闯博士、刘运铎博士与中科院理化技术研究所孟宪伟等人联手攻关,于2016年开展了多功能纳米材料的设计与应用研究,在肿瘤的光热、微波治疗中进行了探索。在此基础上,基于肿瘤微环境中乏氧状态的存在,为更好地增强放疗的敏感性,课题组设计合成了金属有机框架材料。该材料易于表面修饰和装载各种药物,能够降解且生物相容性良好。

  与此同时,陈秀玮团队创新性地引进了具有放射增敏性的中药物质槲皮素。槲皮素及其衍生物是具有多种生物学活性的黄酮类化合物,广泛存在于自然界各种植物的花和果实中。已有研究发现,槲皮素有极强的抗肿瘤效果,其机制是通过多途径抑制肿瘤细胞增殖,诱导其凋亡。课题组对槲皮素的放疗增敏功效进行了深入探索,证明槲皮素不仅能杀死肿瘤细胞,而且对于外放疗有显著的增敏效果。其增敏的机制可能有毛细血管扩张共济失调突变蛋白激酶的介导及γ-H2AX(DNA双联断裂的标志)基因的参与。由此,课题组设计了一种多功能可降解的纳米材料,利用其多孔特性,将中药槲皮素包裹进去,再通过联合放疗扩大肿瘤细胞的放疗敏感性。

  研究结果表明,在肿瘤酸性环境中,上述新材料可降解为1-4苯甲酸和配体,1-4苯甲酸能有效抑制肿瘤细胞膜上乏氧因子碳酸酐酶9的表达,改变肿瘤微环境中的乏氧状态,从而增加肿瘤的放疗敏感性。此材料降解释放出的槲皮素能有效进入细胞内,加大肿瘤细胞对射线的通透性,进一步增强肿瘤细胞的放射敏感性,达到双增敏目的。

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