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东纳学术课堂:酸敏性金纳米颗粒聚集体实现肿瘤放疗增敏

日期: 2019-05-05
浏览次数: 37

东纳学术课堂:酸敏性金纳米颗粒聚集体实现肿瘤放疗增敏

 

酸敏性金纳米颗粒聚集体实现肿瘤放疗增敏

 

肿瘤放射治疗(RT)通常与化疗和手术治疗相结合,在肿瘤病人临床治疗中占有重要的地位。为了杀死癌细胞,毫无疑问需要采用高剂量的射线进行放射治疗,从而会对相邻的正常组织产生破坏。然而,采用反复低剂量的射线对肿瘤进行放射治疗,有可能促进肿瘤组织产生耐受性,由此导致RT疗效显着降低。放疗增敏剂可以在提高RT疗效的同时降低对正常组织的损伤,目前临床上常用的这类放疗增敏剂为硝基咪唑类或硝基苯衍生物,该类药物往往具有较大的毒副作用,其临床应用因此受到了限制。因此需要发展更为理想的放疗增敏剂。理想的放疗增敏剂通常具有以下特征:良好的生物相容性;增强的肿瘤聚集和保留性能;分布于其他组织时,快速的肾脏清除功能。

金原子与其他原子相比具有较高的X射线及伽马射线吸收系数,可在X射线下清晰造影。同时金纳米颗粒具有良好的生物相容性,可作为一种理想的放疗增敏剂。然而金纳米颗粒在体内很难同时满足长时间的肿瘤保留性及分布于其他组织的快速清除性,满足增大放疗效率及提高放疗特异性。通常来说不同尺寸的纳米材料在药物传递时会显示出不同的特征:对于尺寸小于10纳米的小尺寸纳米材颗粒,很容易被肾脏清除掉,因而循环时间短,减小了在肿瘤中的累积;而尺寸10-100 nm的纳米颗粒,虽然具有较长的血液循环时间,通过EPR效应可累积于肿瘤组织,但是肝脏、脾脏等器官的吞噬截留仍然是主要的障碍,导致肿瘤累积剂量不够理想,并且其中尺寸大于40nm的颗粒很难穿透肿瘤较密的结构而渗透肿瘤。同时,小尺寸的纳米材料穿透进入肿瘤仍然可能流回至血液循环中,从而扩散到周围组织,这样就会导致肿瘤中的分布减少,而相邻组织中的分布增多。最近针对这一问题,中国医学科学院放射医学研究所刘鉴峰研究员团队在《Advanced Science》杂志发表了题为《Enhanced Radio Sensitization by Gold Nanoparticles with Acid‐Triggered Aggregation in Cancer Radiotherapy》的研究论文【1】,报道了一种采用pH响应性多肽修饰金纳米颗粒特异性提高肿瘤放疗敏感性的新策略。

东纳学术课堂:酸敏性金纳米颗粒聚集体实现肿瘤放疗增敏

图1. 酸敏性金纳米颗粒聚集体用作放疗增敏剂示意图。GNPs-B在酸性环境中会经过电荷反转,与GNPs-A发生静电吸附作用形成聚集。GNPs系统通过静脉注射体内循环至肿瘤部位,在肿瘤酸性微环境下发生聚集,从而增加了肿瘤的渗透率

 

       刘鉴峰团队采用具有pH响应性多肽修饰具有放疗增敏效果的金纳米颗粒,一种为Asp-Asp-Asp-Asp-Asp-Cys修饰尺寸为30nm左右的Au纳米颗粒称为(GNPs-A),另一种为2,3-二甲基马来酸酐修饰的Lys-Gly-Gly-Lys-Gly-Gly-Lys-Cys多肽连接Au纳米颗粒,称为(GNPs-B)。在肿瘤组织的酸性环境下,带负电荷的GNPs-B会反转成正电荷,与负电荷的GNPs-A发生静电相互作用形成金纳米颗粒聚集体。这一策略减少了单独分散的金纳米颗粒向肿瘤周边组织发生非特异性扩散和重新回到血液循环的现象,将金纳米颗粒的放疗增敏值由1.16增大到1.73,从而有助于实现以较低剂量射线获得良好的放疗效果。在提高肿瘤放疗疗效的同时,由于放疗剂量降低以及正常组织内单分散的小粒径金纳米颗粒可以从体内较快地清除,大大降低了射线对正常组织的损伤。

 

 

文献链接:

[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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