创新光控技术对抗癌症

　　

生物通报道：来自加州大学洛杉矶分校Jonsson综合癌症中心的研究人员开发出一种创新性抗癌技术，能利用定制设计的携带化疗药物的纳米颗粒，直接靶向癌细胞，然后通过一种双光子激光激发释放。

这项研究由加州大学洛杉矶分校生物化学教授Jeffrey Zink，以及微生物学，免疫学和分子遗传学教授Fuyu Tamanoi联合完成，研究结果公布在2月20日的Small杂志在线版上。

这一光控药物释放技术之所以能用于治疗癌症，是因为这种技术能指导医师精确掌控药物在何时，于何地释放药物。

在癌症治疗过程中，准确传递和释放化疗药物，令它们只靶向癌细胞，而不是周围的健康组织，十分重要，因为这样可以大大减少治疗的副作用，增加药物的杀癌效果。但是要得到对组织穿透光作出应答的药物输送系统，一直是一项重大挑战。

为了解决这个问题，Tamanoi 和Zink与来自Jonsson癌症中心癌症纳米技术和信号转导治疗项目组的研究人员，并联合法国蒙波利埃大学的研究人员开发出了一种新型纳米粒子，可以吸收来自组织穿透光中的能量。

这些新型纳米粒子上有数以千计的小孔，或小管，可容纳化疗药物。小孔末端都配备有纳米阀门，用于封闭药物，就像一个瓶子的软木塞一样。这些纳米阀门由特殊的分子组成，能对双光子激光照射作出应答，当感应到光的时候，就会打开阀门，并释放药物。

目前研究人员已经利用这些纳米颗粒，完成了人乳腺癌细胞的实验。

由于红光波长范围内的双光子激光的有效距离为皮肤表面4厘米，因此这种输送系统也是在这一范围内效果最好，相关癌症包括乳腺癌，胃癌，结肠癌和卵巢肿瘤等，研究人员说。

除了其光敏性外，这种新型纳米颗粒也可以通过荧光，利用分子成像技术在体内监控。从而研究人员就能在光激活之前，跟踪这些纳米颗粒进入癌细胞的轨迹。这种追踪靶向治疗的能力被称为治疗诊断科技（Theranostics），也就是将诊断和治疗疾病结合在一起的新兴疗法，主要目的是以降低疾病诊断和医学临床的费用与复杂性。

Zink表示，“我们完成了一次完美的合作” ，“Jonsson综合癌症中心将不同研究领域的科学家聚集在一起，包括物理化学家和细胞信号转导的科学家，才能获得这项重要的发现。”

“我们与Charles Gerhardt研究所的科学家的合作，也是这项双光子光控技术成功的重要原因之一，这种技术能帮助调控局部治疗的药物传输，从而大大的减少了药物的副作用”，Tammanoi说。（生物通：张迪）

原文摘要：

Two-Photon-Triggered Drug Delivery via Fluorescent Nanovalves
Mesoporous silica nanoparticles (MSN) are functionalized in the walls with an original fluorophore with a high two-photon absorption cross-section. The pores of the MSN filled with anticancer drug are blocked with a pseudo-rotaxane constituted by an azobenzene stalk and a β-cyclodextrin moiety. After incubation of the nanosystem with MCF-7 breast cancer cells, two-photon irradiation at low power is used to image the cells. At high power, cancer cell killing is observed due to the two-photon-triggered opening of the pores through FRET and the release of the anticancer drug from the MSN.