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硫化铜纳米晶“双机制”抗肿瘤

导读: 具有等离子共振性质的硫化铜纳米晶可由近红外光诱导产生光热和光动力双重效应杀死肿瘤细胞。

  在这项研究中,科研人员遇到的最大难点在于如何发现并确定硫化铜具有内在光动力特性。在采用硫化铜纳米晶光热疗过程中,他们发现该材料对肿瘤细胞的杀灭效率要高于一些贵金属等离子共振纳米材料,例如纳米金颗粒。因此,他们推测除光热疗外,硫化铜纳米晶还有一些新的机制作用于肿瘤细胞。

  “具有等离子共振性质的硫化铜纳米晶可由近红外光诱导产生光热和光动力双重效应杀死肿瘤细胞。”中国科学院理化技术研究所(以下简称理化所)副研究员刘惠玉日前在接受笔者采访时这样解释这项最新进展。她表示,这项研究的创新点在于发现了半导体纳米晶在近红外光诱导下的肿瘤治疗新机制,为更有效的纳米疗法找到了新的方向。

  这项研究是中外学者共同开展的。其中,意大利理工学院的科研人员负责硫化铜纳米晶的研制及表征;美国加州大学洛杉矶分校的科研人员负责通过分子生物学手段评价光热疗与光动力双重光疗特性在生物分子水平的作用。中科院理化所的科研人员则负责光热疗与光动力性质表征,以及相关体外细胞、体内动物实验安全性与有效性评价。“我们发现了基于具备等离子共振性质的硫化铜纳米晶本征光热疗与光动力双重光疗特性。”刘惠玉说。目前该研究进展已在ACS Nano(《美国化学学会会刊·纳米 》)上发表。

硫化铜纳米晶近红外光诱导产生光热疗与光动力双机制杀死肿瘤细胞

  提出新思路

  “硫化铜纳米晶本征光热疗与光动力双重光疗特性如同一把小尺寸纳米晶‘子弹’,能在实验小鼠体内的癌细胞组织中顽强‘作战’。”刘惠玉给笔者打了个比方。

  她所在的理化所纳米材料可控制备与应用研究组,多年来在理化所研究员唐芳琼的带领下一直致力于发展纳米近红外光热材料,并且取得了一些开拓性成果。

  硫化铜纳米晶体由于其低成本、高光热转化率的特性,近年来在纳米光热疗领域引起广泛关注。之前的报道普遍认为硫化铜纳米晶杀伤肿瘤细胞机理全部是基于其光热转化性能。而在这次合作研究中,科研人员观察到除了高效的光热效应,这些硫化铜纳米晶还具备内在的近红外光诱导光动力特性,从而产生高浓度的活性氧簇杀死肿瘤细胞。

  在这项研究中,科研人员遇到的最大难点在于如何发现并确定硫化铜具有内在光动力特性。在采用硫化铜纳米晶光热疗过程中,他们发现该材料对肿瘤细胞的杀灭效率要高于一些贵金属等离子共振纳米材料,例如纳米金颗粒。“因此,我们推测除光热疗外,硫化铜纳米晶还有一些新的机制作用于肿瘤细胞。”刘惠玉解释说。

  于是,他们采用电子自旋共振光谱测定,发现硫化铜活性氧的生成具有明显浓度和近红外光剂量依赖性。经实验,科学家发现在近红外光照射下,会增强硫化铜纳米晶在生理环境中释放一价铜离子,与周围生物环境相互作用发生氧化还原反应,产生电子转移,从而体现出光动力治疗特性。

  发现双重机制

  这项研究的主要创新点在于发现单一硫化铜纳米晶在肿瘤治疗中具有光动力与光热疗双重机制。

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