“发光”的纳米技术让癌症手术更有效

　　

生物通报道：最近，美国俄勒冈州立大学（OSU）的研究人员，开发出一种新方法，可将化合物选择性地插入到癌细胞中，这一系统将帮助医生鉴定肿瘤组织，然后，在切除肿瘤后结合光疗杀死任何剩余的癌细胞。相关研究结果发表在纳米材料领域知名期刊《Nanoscale》，该方法已经在动物实验中取得了显著成果。这种方法可让医生更加精确地切除实体瘤，同时消除任何剩余的癌细胞。在实验室测试中，它能完全防止光疗后的癌症复发。延伸阅读：Cell子刊研究提出乳腺癌复发新见解。

科学家说，诸如此类技术，可能在恶性肿瘤的鉴定和手术切除过程中有很好的应用前景，而且使用近红外光疗法，通过对细胞适当加热以及产生杀死细胞的活性氧，杀死剩余的癌细胞。

OSU药学院助理教授Oleh Taratula说：“这是一种双重攻击，能显著提高肿瘤手术的成功率。用这种方法，癌细胞和肿瘤暴露近红外光时，确实会发光和发荧光，从而准确引导外科医生该切除什么。这种相同的光将激活癌细胞中的化合物，杀死剩余的任何恶性肿瘤细胞。这是帮助手术成功的一种令人兴奋的新方法。”

这项工作使用一种已知的化合物，称为萘酞菁（naphthalocyanine），当暴露于近红外线时这种化合物有一些不寻常的特性。它可以使细胞发光，作为外科医生的指南；加热细胞以杀死它；产生也可以杀死癌细胞的活性氧物种。通过调整光的强度，该化合物的作用可以被控制和优化，只会杀死肿瘤细胞和癌细胞。这项研究是在卵巢癌细胞中进行的。

然而，萘酞菁不溶于水，也比较容易结块或在体内聚合，在这个过程中它会失去使细胞发光并产生活性氧物种的能力。因此，它也很难找到通过循环系统的方式，只能驻留在癌细胞中。

OSU专家通过使用一种特殊的水溶性聚合物（称为树状物），解决了这些问题，这种聚合物可让萘酞菁隐藏在与癌细胞（而不是健康组织）特异结合的一个分子中。树状大分子——一种非常小的纳米粒子，可利用血管致使癌细胞具有的一定物理特性，但是健康细胞则没有。它会很容易地进入肿瘤中，但是在很大程度上避免任何健康组织。

一旦到位，暴露于所需要的光类型后，癌细胞就会发光——产生一种生物路线图，医生可以遵循该路线图确定该切除哪些组织，该保留哪些组织。同时，几分钟的这种光照射，可激活萘酞菁杀死任何剩余的细胞。

Taratula说，这一手术组合拳和一种无毒的组合光疗法，具有重要的意义。它与现有的化疗及放疗法完全不同。他说：“对于许多癌症来说，手术是治疗的首选。在未来的几年内，我们可能有一种工具，可使手术比以往更加的精确、有效和彻底。”

在尝试人体临床试验之前，OSU研究人员希望完善这一过程，然后与OSU兽医学院助理教授Shay Bracha合作，在患有恶性肿瘤的活体狗身上检测这种方法。在实验室小鼠中该技术已被证明是成功的。研究人员表示，值得注意的是，即使光疗法正在破坏小鼠的恶性肿瘤，它们也没有表现出明显的副作用，动物体重没有减轻。

其他研究人员也正在测试类似这种方法的技术系统，但是其中一些方法需要多次成像和治疗药物、重复照射和两种激光。这会增加成本，可能降低效率并增加副作用的风险。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Dendrimer-encapsulated naphthalocyanine as a single agent-based theranostic nanoplatform for near-infrared fluorescence imaging and combinatorial anticancer phototherapy
Abstract ：Multifunctional theranostic platforms capable of concurrent near-infrared (NIR) fluorescence imaging and phototherapies are strongly desired for cancer diagnosis and treatment. However, the integration of separate imaging and therapeutic components into nanocarriers results in complex theranostic systems with limited translational potential. A single agent-based theranostic nanoplatform, therefore, was developed for concurrent NIR fluorescence imaging and combinatorial phototherapy with dual photodynamic (PDT) and photothermal (PTT) therapeutic mechanisms. The transformation of a substituted silicon naphthalocyanine (SiNc) into a biocompatible nanoplatform (SiNc-NP) was achieved by SiNc encapsulation into the hydrophobic interior of a generation 5 polypropylenimine dendrimer following surface modification with polyethylene glycol. Encapsulation provides aqueous solubility to SiNc and preserves its NIR fluorescence, PDT and PTT properties. Moreover, an impressive photostability in the dendrimer-encapsulated SiNc has been detected. Under NIR irradiation (785 nm, 1.3 W cm−2), SiNc-NP manifested robust heat generation capability (ΔT = 40 °C) and efficiently produced reactive oxygen species essential for PTT and PDT, respectively, without releasing SiNc from the nanopaltform. By varying the laser power density from 0.3 W cm−2 to 1.3 W cm−2 the therapeutic mechanism of SiNc-NP could be switched from PDT to combinatorial PDT–PTT treatment. In vitro and in vivo studies confirmed that phototherapy mediated by SiNc can efficiently destroy chemotherapy resistant ovarian cancer cells. Remarkably, solid tumors treated with a single dose of SiNc-NP combined with NIR irradiation were completely eradicated without cancer recurrence. Finally, the efficiency of SiNc-NP as an NIR imaging agent was confirmed by recording the strong fluorescence signal in the tumor, which was not photobleached during the phototherapeutic procedure.