中科院上海硅酸鹽所提出“納米催化醫(yī)學(xué)”新概念

攻克癌癥一直是科學(xué)家努力的方向。然而，癌細(xì)胞以其復(fù)雜多樣的代謝方式和生態(tài)微環(huán)境給癌癥的治療帶來極大困難。常規(guī)的癌癥化療，在高毒性的藥物作用于全身造成強(qiáng)烈毒副作用的同時(shí)，病灶的藥效卻隨之大幅降低。事實(shí)上，很多患者最后死于藥物毒副作用或耐藥性及由此引起的轉(zhuǎn)移。因此，開發(fā)無毒、安全和高效的癌癥治療體系尤為重要。

中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員施劍林和陳雨經(jīng)過多年深入研究，在國際權(quán)威綜述學(xué)術(shù)期刊《化學(xué)學(xué)會(huì)評(píng)論》（Chemical Society Reviews）2018年第6期發(fā)表了研究成果“NanoparticleTriggered InSitu Catalytic Chemical Reactions for TumourSpecific Therapy” （DOI： 10.1039/c7cs00471k），在國際上首次提出了“納米催化醫(yī)學(xué)”（nanocatalytic medicine， NCM）的新概念，即利用納米顆粒的催化反應(yīng)原位殺死腫瘤細(xì)胞。這一工作有望為個(gè)性化生物醫(yī)學(xué)提供一種全新且低毒有效的癌癥診療解決方案，從而為納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展提供新的研究思路。

據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)成功制備出單分散的、直徑約一百納米的硅化鎂納米顆粒。腫瘤區(qū)域氧氣將被硅化鎂大量消耗，并生成枝狀氧化硅堵塞血管，阻斷氧和營養(yǎng)供給，抑制腫瘤生長。這種納米顆粒在正常組織的中性環(huán)境下穩(wěn)定，無毒無害；最后，這些氧化硅顆粒還可以在一定時(shí)間后徹底降解。

同時(shí)，研究人員又合成了一種枝狀介孔二氧化硅納米粒子作為藥物輸運(yùn)載體，依次負(fù)載超小四氧化三鐵納米粒子和葡萄糖氧化酶，構(gòu)建一種新型的納米催化劑。該催化劑利用腫瘤細(xì)胞內(nèi)旺盛的葡萄糖和微酸性代謝環(huán)境，連鎖地進(jìn)行高效的生物酶催化和芬頓催化反應(yīng)。在殺死腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，不對(duì)正常的組織和器官造成損害。體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該納米催化劑對(duì)健康的小鼠在三周的時(shí)間內(nèi)沒有不良影響。在小鼠的體內(nèi)治療毒性研究中發(fā)現(xiàn)，抑制效率達(dá)到85.6%，表明該納米催化劑具有較好的腫瘤殺傷和抑制能力。

除了“內(nèi)攻”，“外攻”也是重要的手段。該團(tuán)隊(duì)利用介孔氧化硅納米顆粒作為載體，將無毒的金屬卟啉分子輸運(yùn)至癌癥病灶，在超聲外場(chǎng)作用下，瘤內(nèi)催化產(chǎn)生大量單線態(tài)氧自由基，安全高效殺滅腫瘤。如此一來，不用毒性化療藥物，實(shí)現(xiàn)了高效超聲響應(yīng)治療。

施劍林表示，如果能夠采用無毒/低毒的納米顆粒，通過選擇性地催化或觸發(fā)腫瘤組織內(nèi)部的特定化學(xué)反應(yīng)，在局部產(chǎn)生數(shù)量可觀的特定反應(yīng)產(chǎn)物，則可以實(shí)現(xiàn)一系列的生物學(xué)和病理學(xué)響應(yīng)，這可能在不對(duì)正常組織產(chǎn)生顯著副作用的情況下，實(shí)現(xiàn)腫瘤特異性的治療，以達(dá)到特異性的癌癥防治目的。

他特別強(qiáng)調(diào)，相關(guān)成果目前還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)這一方向的深入研究，以盡快在臨床上造福于病人。