金納米顆粒在腫瘤放射增敏的研究范文

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摘要：金納米顆粒因其獨(dú)特的光學(xué)及光熱特性、低毒性及易修飾的特點(diǎn)，在生物及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣闊的研究及應(yīng)用前景，目前金納米顆粒相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道已多達(dá)萬篇，金納米顆粒在醫(yī)學(xué)成像及腫瘤治療方面成為研究熱點(diǎn)。本文就金納米顆粒的物理特性、放射增敏機(jī)制、影響因素及研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：金納米顆粒；腫瘤；放射治療；增敏

金納米顆粒是指尺寸為納米級(jí)，直徑在1~100nm間以穩(wěn)定形式存在于膠溶液中的顆粒。放射增敏劑是增加靶向病灶放射敏感性的物質(zhì)。金納米顆粒在χ射線的照射下增強(qiáng)局部光電吸收效應(yīng)，加速DNA的裂解及細(xì)胞周期、細(xì)胞內(nèi)環(huán)境發(fā)生改變，因此成為目前腫瘤放射治療的新型增敏劑。

1金納米顆粒的物理特性

金納米顆粒具有獨(dú)特的光學(xué)及光熱效應(yīng)，光學(xué)特性主要表現(xiàn)在表面等離子共振效應(yīng)，通常在入射光頻率與其表面的自由電子振動(dòng)頻率同步時(shí)產(chǎn)生[1]。表面等離子共振會(huì)在一定程度上提高金納米顆粒的光吸收與散射效應(yīng)，以增加腫瘤組織的吸收劑量。其光熱效應(yīng)主要通過吸收熱量以改變局部的溫度。金納米顆?？筛鶕?jù)應(yīng)用的需要，制作不同大小及形態(tài)的金顆粒，目前以金納米球、金納米棒較常見，不同形狀的金納米顆粒的功能特性存在些許差異，但都具有光熱轉(zhuǎn)換特性。

2金納米顆粒的放射增敏機(jī)制

2.1物理學(xué)機(jī)制

金納米顆粒中的金為高原子序數(shù)金屬，其電子密度高，射線輻射到金納米顆粒表面時(shí)增加組織與射線的反應(yīng)截面，出現(xiàn)康普頓散射或光電效應(yīng)，繼而出現(xiàn)大量的次級(jí)電子與俄歇電子，增加腫瘤組織的光電吸收，損傷癌細(xì)胞脫氧核糖核酸的裂解，加速腫瘤細(xì)胞死亡。

2.2生物學(xué)機(jī)制

有相關(guān)研究用法硫代葡萄糖修飾的金納米顆粒聯(lián)合χ射線處理人類卵巢癌SK-OV-3細(xì)胞，檢測(cè)樣品中的活性氧等物質(zhì)以及細(xì)胞的凋亡情況，發(fā)現(xiàn)低濃度的金納米顆粒于6MV的χ射線下在細(xì)胞中可出現(xiàn)高濃度的活性氧，導(dǎo)致高氧分壓，加快細(xì)胞的凋亡[2]。輻射誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的主要機(jī)制是自由基所介導(dǎo)的脫氧核糖核酸損傷，金納米顆粒進(jìn)一步增加了損傷程度，因此誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。經(jīng)修飾的金納米顆粒還會(huì)激活周期蛋白依賴性蛋白激酶的活性，以此誘發(fā)細(xì)胞周期的加速轉(zhuǎn)變，使金納米顆粒積聚靶向病灶以增加放射效果。腫瘤細(xì)胞對(duì)溫度較敏感，金納米顆粒因其獨(dú)特的光熱效應(yīng)，在射線的照射下增加腫瘤細(xì)胞的局部溫度而達(dá)到殺死細(xì)胞的作用。金納米顆粒能通過巰基與不同物質(zhì)偶聯(lián)，目前較常見的有聚乙二醇及葡萄糖，通過不同物質(zhì)的修飾的金納米顆粒以增加腫瘤細(xì)胞靶向吸收，而達(dá)到放射增敏的作用。

3金納米顆粒放射增敏的影響因素

金納米顆粒放射增敏的影響因素有很多，主要包括細(xì)胞種類、射線種類、射線劑量、粒徑大小、細(xì)胞內(nèi)顆粒數(shù)量、顆粒濃度、表面功能化修飾、聯(lián)合應(yīng)用抗癌藥物等[3]。金納米顆粒并非對(duì)所有細(xì)胞都具有放射增敏作用，如葡萄糖修飾的金納米顆粒對(duì)前列腺癌細(xì)胞有增敏作用，對(duì)二倍體成纖維細(xì)胞卻無增敏作用。金納米顆粒對(duì)KV級(jí)、MV級(jí)的χ射線、電子線、質(zhì)子射線都有放射增敏作用，對(duì)10keVμm-1質(zhì)子射線卻無增敏作用。金納米顆粒的部分特性取決于其粒徑的大小，如粒徑較小的金納米顆粒可快速經(jīng)腎過濾，粒徑較小的金納米顆粒則難以被過濾掉；再如，粒徑較大的金納米顆粒，毒性也較大。相關(guān)研究報(bào)道指出，金納米顆粒的濃度對(duì)其放射增敏作用具有較大的影響，濃度越大，對(duì)病灶的放射增敏作用則越強(qiáng)，降低病灶細(xì)胞的生長(zhǎng)速度。通過金納米顆粒表面修飾靶向病灶細(xì)胞高表達(dá)受體的抗體或激素或物質(zhì)，可使金納米顆粒聚集在在病灶細(xì)胞或組織內(nèi)，并能高濃度作用于病灶。聯(lián)合應(yīng)用抗癌藥物可明顯提高金納米顆粒的放療療效。

4金納米顆粒在放射增敏研究中的進(jìn)展

首次研究發(fā)現(xiàn)金納米顆粒具有放射增敏效果的是：在對(duì)數(shù)期生長(zhǎng)的腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)皿加入金納米顆粒膠體液及向腫瘤組織注射金納米顆粒，均通過射線照射后得以體現(xiàn)。金納米顆粒最初的研究藥物是CYT-6091，其組成包括27nm的金納米顆粒修飾了聚乙二醇及重組人腫瘤壞死因子，I期臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該藥物可有效到達(dá)靶向病灶組織，放射增敏效果顯著。隨著對(duì)金納米顆粒研究的不斷深入，對(duì)不同細(xì)胞進(jìn)行了對(duì)比研究，其中乳腺癌MC-7細(xì)胞對(duì)放射敏感性最強(qiáng)，肺癌H460細(xì)胞對(duì)放射敏感性較差。對(duì)金納米顆粒大小對(duì)腫瘤放射曾敏效果也進(jìn)行了相關(guān)研究，但目前未找到最合適粒徑的金納米顆粒。不同的修飾物對(duì)金納米顆粒的影響也有明顯差異。大量的相關(guān)研究也有報(bào)道：金納米顆粒對(duì)χ射線有放射增敏效果，隨著金納米顆粒研究的不斷深入，目前已有的較多研究者通過體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證金納米顆粒的放射增敏效果，但其臨床應(yīng)用有待進(jìn)一步研究及明確。

5總結(jié)

放射治療仍是目前治療腫瘤的重要方法之一，因此尋找提高腫瘤放射治療的增敏劑顯得尤為重要。金納米顆粒因金的高原子序數(shù)及獨(dú)特的光學(xué)及光熱效應(yīng)，能增加靶向組織的吸收，提高放射增敏效果，增強(qiáng)放療療效，為一種新型的放射增敏劑。盡管其臨床應(yīng)用尚未開展，但未來隨著研究的深入，其放射增敏效果會(huì)得到進(jìn)一步優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1]聶芳芳,張春富,付杰.金納米顆粒在腫瘤放射增敏中的研究進(jìn)展[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志,2016,25(8):907-910.

[3]沈蕾,高斌,賀克武.金納米顆粒在腫瘤放射增敏治療中的應(yīng)用:如何最大效應(yīng)利用金納米棒?[J].中國(guó)組織工程研究,2014,18(39):6369-6374.

作者：李超 單位：南華大學(xué)附屬第二臨床學(xué)院