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乳腺癌的克星:10种新材料癌症诊疗方法!

更新时间:2015/1/19 14:42:03 浏览次数:2764

16日下午16点55分,年仅33岁的姚贝娜还是离开了。来势汹汹的癌症无情地夺走了她年轻而顽强的生命。在此,我们沉痛悼念姚贝娜携歌往生,一路走好!

姚贝娜从2011年患乳癌接受乳房切除手术到2014年12月26日病情恶化,仅有三年,而此次她病情恶化到离开我们竟只有三周。近年来,癌症的发病率逐渐升高,发病年龄也在降低。众多病例一次次的刺痛人们敏感脆弱的神经,那么科学发展到今天,人们面对癌症真的束手无策了吗?材料科学家们在癌症诊疗领域又有何作为呢?

事实上,抗击癌症,材料科学家们努力的脚步从未停歇,下面就为大家列举近年来新材料在癌症诊疗领域的十项最新突破。

1、金铜合金纳米材料——烧死癌细胞
2014年,中国科技大学教授曾杰课题小组把金和铜结合,发明了一种光热转换效率高、催化性能好的五角星形新型纳米材料——金铜合金纳米材料。这种被称为"纳米之星"的新型材料可有效治疗小鼠乳腺癌,从而有望开辟癌症治疗的新途径,相关成果发表在《自然•通讯》上。

据介绍,这种金铜合金纳米晶体在近红外区有很强的光吸收和光热转化能力。利用这一特性,他们往患有乳腺癌的小鼠体内注射30微克金铜合金纳米材料,并在肿瘤处用近红外激光照射10分钟,纳米晶体可吸收近红外光并转化成热,产生局部高温,从而杀死癌细胞。实验结果表明,每天照射10分钟、连续照射4天之后,小鼠体内的肿瘤消失了。

2."纳米闪烁"(nanoflare)——早期分类检测癌细胞
2014年,一篇发表于Proceedingsof the National Academy of Sciences 杂志的论文中表明:纳米颗粒 -配成nanoflare- 能够依附于血液样品中的个体癌细胞,然后产生辉光,这样医生就可以通过激光检测和分类癌细胞。每个nanoflare由一大块涂有金元素的荧光分子和DNA片断构成。所选DNA是与特定的癌症细胞中发现的RNA相对应的。一旦引入到血液样品中,纳米颗粒将进入癌细胞,DNA将定向与靶RNA相结合,引发荧光分子的释放同时使癌细胞发光。不同类型的癌症细胞可以通过不同的DNA链和不同颜色的荧光分子来检测。

该纳米颗粒可以检测小鼠体内的不同类型的乳腺癌细胞。他们还能够识别在实验室条件下加入到人血中的乳腺癌细胞。以nanoflare为基础的检测方法要想用于治疗乳腺癌或其它疾病可能需要数年才能被批准。即使如此,在此之前nanoflare可以用来更好地了解癌症,并帮助发现新的药物。因为该技术允许培养特定类型的癌症细胞,并在实验室中进行测试。

3.石墨烯与氧化石墨烯——靶向给药
作为新型二维纳米材料石墨烯的重要衍生物,氧化石墨烯(GO)在生物医学领域的应用研究引起了人们的广泛兴趣,已经成为纳米生物医学,尤其是纳米载药的研究热点之一。GO作为纳米载药系统的主要优点包括:(1)具有超大的比表面,从而可以实现超高载药率;(2)具有很强的靶向性,容易在肿瘤部位富集;(3)功能化GO在生理条件下具有良好的生物相容性和稳定性。

基于石墨烯的药物载体也有这三大优势:超高的载药量、靶向输送和药物的可控释放。同样有望在临床上实现实际应用。

4、富勒烯——中子俘获癌细胞
2014年6月,日本名古屋大学研究生院理学研究科研究科长兼理学部长筱原久典在"JPCA Show 2014"上发表主题演讲,介绍了将碳纳米材料应用于医疗领域的可能性,如把富勒烯应用于(1)MRI(核磁共振)造影剂以及(2)癌症治疗的中子俘获疗法等。

中国科学院化学所研究员王春儒早在2002年就致力于金属富勒烯产业化。2011年,王春儒团队和厦门福纳新材料科技有限公司合作,探索采用磁控电弧法新技术制备金属富勒烯,实现了单台设备每天可生产0.5克金属富勒烯。金属富勒烯目前的市场价格为每克至少1万美元,由于制备成本高昂,这种稀罕物现在更适合一些不可替代的应用。比如治疗癌症的特效药物。

5、萘酞菁(naphthalocyanine)——光疗杀死漏网癌细胞
2014年,美国俄勒冈州立大学(OSU)的研究人员,开发出一种新方法,可将化合物萘酞菁(naphthalocyanine)选择性地插入到癌细胞中,这一系统将帮助医生鉴定肿瘤组织,然后,在切除肿瘤后结合光疗杀死任何剩余的癌细胞。相关研究结果发表在纳米材料领域知名期刊《Nanoscale》。

6、新型铁蛋白纳米粒药物载体——抗癌药物靶向送给癌细胞
2014年,中科院生物物理所阎锡蕴课题组依据人体天然铁蛋白独特的壳核结构,成功仿生合成了24 聚体铁蛋白纳米粒子,并将该纳米材料的新特性应用到肿瘤靶向治疗。相关成果日前在线发表于美国《国家科学院院刊》。


7、高分子包裹的硫化铜和氧化钨基光热转换材料
2013年,东华大学胡俊青教授和陈志钢副研究员团队突破传统光热诊疗材料的局限,研究合成了一系列高分子包裹的硫化铜和氧化钨基光热转换材料,发现它们具有优异的生物兼容性和近红外光热转换性能。目前,该系列材料已成功应用于针对老鼠的癌细胞消融诊疗实验中,在光热诊疗领域展现了很好的应用价值,将来有望给癌症患者带来福音。

8、D2PA人造纳米材料
2012年,美国普林斯顿大学工程学院的教授史蒂芬•周研发出一种名为D2PA的人造纳米材料,将这种材料同用来探测疾病的免疫分析方法相结合,能将这种标准的生物学工具的灵敏度提高300万倍。最新突破将大大改进癌症、阿尔茨海默症等疾病的早期探测情况,因为医生能探测到浓度更低的疾病生物标签。研究发表在最新一期《纳米技术》杂志上。

9、介孔二氧化硅材料——纳米金壳新材料
中科院理化技术研究所唐芳琼研究员及其研究团队一直致力于设计发展新型纳米载体及其生物医学应用。2011年,唐芳琼研究员进一步发展了纳米金壳偶联主动靶向配体分子转铁蛋白新技术,有望实现恶性肿瘤的安全有效治疗。该材料内层以结构独特的中空介孔夹心二氧化硅为核,其表面包覆金壳,纳米金壳以其物理化学性质——等离子体共振性质为基础,经近红外激光照射,可将近红外激光光能转化为热能,并配以夹心二氧化硅对多种化疗药物的装载控制缓释技术,高效低毒杀死肿瘤细胞。

10、新型钯纳米材料
2010年,《自然—纳米技术》刊登了厦门大学化学化工学院郑南峰教授课题组的研究成果,题为"具等离子体光学和催化性能的钯纳米薄片"。据了解,"钯蓝"由尺寸均一的六边形超薄钯纳米片组成,薄片的厚度仅为1.8纳米,边长可在20—200纳米间调控。"钯蓝"的超薄厚度使其无法散射近红外光,所吸收的光被完全转化为热,导致周围环境快速升温,可直接应用于肿瘤的近红外光热疗。

 

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