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東納學術課堂:酸敏性金納米顆粒聚集體實現腫瘤放療增敏

日期: 2019-05-05
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東納學術課堂:酸敏性金納米顆粒聚集體實現腫瘤放療增敏

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酸敏性金納米顆粒聚集體實現腫瘤放療增敏

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腫瘤放射治療(RT)通常與化療和手術治療相結合,在腫瘤病人臨床治療中占有重要的地位。為了殺死癌細胞,毫無疑問需要采用高劑量的射線進行放射治療,從而會對相鄰的正常組織產生破壞。然而,采用反復低劑量的射線對腫瘤進行放射治療,有可能促進腫瘤組織產生耐受性,由此導致RT療效顯著降低。放療增敏劑可以在提高RT療效的同時降低對正常組織的損傷,目前臨床上常用的這類放療增敏劑為硝基咪唑類或硝基苯衍生物,該類藥物往往具有較大的毒副作用,其臨床應用因此受到了限制。因此需要發展更為理想的放療增敏劑。理想的放療增敏劑通常具有以下特征:良好的生物相容性;增強的腫瘤聚集和保留性能;分布于其他組織時,快速的腎臟清除功能。

金原子與其他原子相比具有較高的X射線及伽馬射線吸收系數,可在X射線下清晰造影。同時金納米顆粒具有良好的生物相容性,可作為一種理想的放療增敏劑。然而金納米顆粒在體內很難同時滿足長時間的腫瘤保留性及分布于其他組織的快速清除性,滿足增大放療效率及提高放療特異性。通常來說不同尺寸的納米材料在藥物傳遞時會顯示出不同的特征:對于尺寸小于10納米的小尺寸納米材顆粒,很容易被腎臟清除掉,因而循環時間短,減小了在腫瘤中的累積;而尺寸10-100 nm的納米顆粒,雖然具有較長的血液循環時間,通過EPR效應可累積于腫瘤組織,但是肝臟、脾臟等器官的吞噬截留仍然是主要的障礙,導致腫瘤累積劑量不夠理想,并且其中尺寸大于40nm的顆粒很難穿透腫瘤較密的結構而滲透腫瘤。同時,小尺寸的納米材料穿透進入腫瘤仍然可能流回至血液循環中,從而擴散到周圍組織,這樣就會導致腫瘤中的分布減少,而相鄰組織中的分布增多。最近針對這一問題,中國醫學科學院放射醫學研究所劉鑒峰研究員團隊在《Advanced Science》雜志發表了題為《Enhanced Radio Sensitization by Gold Nanoparticles with Acid‐Triggered Aggregation in Cancer Radiotherapy》的研究論文【1】,報道了一種采用pH響應性多肽修飾金納米顆粒特異性提高腫瘤放療敏感性的新策略。

東納學術課堂:酸敏性金納米顆粒聚集體實現腫瘤放療增敏

圖1. 酸敏性金納米顆粒聚集體用作放療增敏劑示意圖。GNPs-B在酸性環境中會經過電荷反轉,與GNPs-A發生靜電吸附作用形成聚集。GNPs系統通過靜脈注射體內循環至腫瘤部位,在腫瘤酸性微環境下發生聚集,從而增加了腫瘤的滲透率

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? ? ? ?劉鑒峰團隊采用具有pH響應性多肽修飾具有放療增敏效果的金納米顆粒,一種為Asp-Asp-Asp-Asp-Asp-Cys修飾尺寸為30nm左右的Au納米顆粒稱為(GNPs-A),另一種為2,3-二甲基馬來酸酐修飾的Lys-Gly-Gly-Lys-Gly-Gly-Lys-Cys多肽連接Au納米顆粒,稱為(GNPs-B)。在腫瘤組織的酸性環境下,帶負電荷的GNPs-B會反轉成正電荷,與負電荷的GNPs-A發生靜電相互作用形成金納米顆粒聚集體。這一策略減少了單獨分散的金納米顆粒向腫瘤周邊組織發生非特異性擴散和重新回到血液循環的現象,將金納米顆粒的放療增敏值由1.16增大到1.73,從而有助于實現以較低劑量射線獲得良好的放療效果。在提高腫瘤放療療效的同時,由于放療劑量降低以及正常組織內單分散的小粒徑金納米顆粒可以從體內較快地清除,大大降低了射線對正常組織的損傷。

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文獻鏈接:

[1] Y. M. Zhang, F. Huang, C. H. Ren, et al. Enhanced Radiosensitization by Gold Nanoparticles with Acid‐Triggered Aggregation in Cancer Radiotherapy. Adv. Sci. 2019, 6, 1801806

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