量子物理学有助于打散肿瘤DNA并摧毁癌细胞
研究人员发现了一种使用新型碘纳米粒子来加强放射治疗的方法。当X射线照射到含有携带碘的纳米粒子的肿瘤组织上时,三天内就会引发癌细胞死亡。 碘会释放出电子,打破肿瘤的DNA,导致细胞死亡。京都大学综合细胞材料科学研究所(iCeMS)的科学家以及日本和美国的同事的研究结果发表在《科学报告》杂志上。
"将金属暴露在光线下会带来电子的释放,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说:"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。"我们的研究提供了证据,表明有可能在癌细胞内重现这种效应。"
癌症放射治疗的一个长期问题是,由于缺乏深入组织的血管,治疗手段在氧气水平较低的肿瘤中心并不有效。X射线照射需要氧气,以便在射线击中细胞内的分子时产生破坏DNA的活性氧。
Tamanoi与Kotaro Matsumoto及其同事一直试图通过寻找更直接的方法来破坏癌症DNA来克服这一问题。在早期的工作中,他们表明,当用50.25千电子伏特的同步加速器产生的X射线照射时,加载钆的纳米粒子可以杀死癌细胞。
在目前的研究中,他们设计了多孔的、携带碘的有机硅纳米粒子。碘比钆便宜,并在较低的能量水平上释放电子。
研究人员将他们的纳米颗粒分散在肿瘤球状体中,这是一种包含多个癌细胞的三维组织。用33.2KeV的X射线照射球状体30分钟后,它们在三天内被完全摧毁。通过系统地改变能量水平,他们能够证明,33.2KeV的X射线会产生破坏肿瘤的最佳效果。
进一步的分析表明,纳米粒子被肿瘤细胞吸收,就在其细胞核外定位。将恰到好处的X射线能量照射到组织上,促使碘释放电子,然后导致核DNA的双链断裂,引发细胞死亡。
松本说:"我们的研究代表了在癌细胞内采用量子物理现象的一个重要例子。看来,在靠近DNA的地方产生了一团低能量的电子,造成难以修复的双链断裂,最终导致细胞程序性死亡。"
该团队接下来想了解当碘原子暴露在X射线下时,电子是如何被释放出来的。他们还在努力将碘放在DNA上而不是靠近它,以提高疗效,并在癌症的小鼠模型上测试纳米粒子。
【来源:cnBeta.COM】
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