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研究人员通过加强放射治疗来摧毁癌细胞

2021-07-16 10:25          X射线放射诊疗

当 X 射线照射到含有携带碘的纳米粒子的肿瘤组织上时,碘会释放电子,破坏 DNA 并杀死癌细胞。

京都大学综合细胞材料科学研究所 (iCeMS) 的研究人员以及日本和美国的合作者进行的一项新研究表明,使用新型碘纳米粒子加强放射治疗可以破坏癌细胞。

该研究结果发表在《科学报告》杂志上的一篇题为“含碘多孔有机二氧化硅纳米粒子在单色 X 射线照射下引发肿瘤球体破坏:DNA 断裂和 K 边能量 X 射线”的论文。

研究人员写道:“高 Z 元素的 X 射线照射会导致光电效应,包括俄歇电子的释放,从而导致局部 DNA 断裂。” “我们之前已经建立了一种基于肿瘤球体的测定,该测定使用含有介孔二氧化硅纳米粒子的钆和同步加速器产生的单色 X 射线。在这项工作中,我们专注于碘并合成含碘多孔有机二氧化硅 (IPO) 纳米粒子。”

“将金属暴露在光线下会导致电子释放,这种现象称为光电效应。领导这项研究的 iCeMS 分子生物学家 Fuyuhiko Tamanoi 博士说:“阿尔伯特·爱因斯坦在 1905 年对这种现象的解释预示着量子物理学的诞生。” “我们的研究提供的证据表明,可以在癌细胞内重现这种效应。”

研究人员试图克服在肿瘤中心进行有效放射治疗的挑战,由于缺乏深入组织的血管,氧含量低。

他们设计了多孔的、带碘的有机二氧化硅纳米粒子。然后研究人员通过肿瘤球体分散他们的纳米粒子。

研究人员证明,纳米粒子在用单色 X 射线照射后会破坏肿瘤球体。通过系统地改变能量水平,他们能够证明肿瘤破坏的最佳效果发生在 33.2 keV X 射线。

进一步观察表明,纳米颗粒被肿瘤细胞吸收,定位在它们的细胞核外。

“我们的研究代表了在癌细胞内应用量子物理现象的一个重要例子,”松本说。“似乎在 DNA 附近产生了一团低能电子,导致难以修复的双链断裂,最终导致程序性细胞死亡。”

展望未来,研究人员希望进一步研究以了解碘原子在暴露于 X 射线时如何释放电子。他们还致力于将碘置于 DNA 上而不是靠近 DNA 以提高功效,并在癌症小鼠模型上测试纳米颗粒。

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