碘激活纳米粒子引发癌细胞中的 DNA 损伤

光子激活疗法 (PAT) 正在被研究作为一种潜在的癌症治疗方法，因为 X 射线能够释放具有 DNA 损伤和细胞杀伤作用的电子。

“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。1905 年阿尔伯特·爱因斯坦对这种现象的解释预示着量子物理学的诞生，”主要作者、京都大学研究所的 Fuyuhiko Tamanoi 博士说综合细胞材料科学 (iCeMS) 分子生物学家，在一份声明中。

然而，癌症放射治疗的一个已知问题是它在肿瘤中心无效，由于缺乏穿透血管，氧含量低。当 X 射线到达细胞内部时，X 射线辐射需要氧气来产生破坏 DNA 的活性氧。

已经开发出含有钆、碘、金和银(Z 元素)等元素的纳米颗粒，因为它们能够很容易地被癌细胞吸收并定位在细胞核中。此外，增强的渗透性和保留效应(EPR 效应)允许纳米颗粒在肿瘤细胞中而不是在健康细胞中积累。

当 X 射线照射到含有携带碘的纳米颗粒的肿瘤组织上时，碘会释放电子，破坏 DNA 并杀死癌细胞。图片由 Mindy Takamiya/京都大学 iCeMS 提供。

基于放射疗法和 Z 元素的特性，并为了克服当前 PAT 疗法的局限性，一组和美国的研究人员设计了多孔的载碘有机二氧化硅纳米粒子。

该团队之前已经确定，当用 50.25 keV 的同步加速器产生的 X 射线照射时，钆纳米粒子可以杀死癌细胞。但目前研究中使用的碘比钆便宜，并且以较低的能级释放电子。

在设计和表征纳米粒子后，研究人员将它们分散到肿瘤球体中——包含多个癌细胞的 3D 组织。球体是通过在一个特殊的板上培养表达绿色荧光蛋白的卵巢癌细胞来制备的，该板收集形成球体的孔底部的细胞。

该团队通过扫描和透射电子显微镜证实，纳米颗粒被有效地吸收到肿瘤球体中并均匀分布在整个球体中。

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