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納米材料可持久性發(fā)光 精準切除腫瘤再添一新“導航”
2021年09月16日 14:45:46
來源：化工儀器網 作者：江魚 點擊量：9473
天津醫(yī)科大學第二醫(yī)院醫(yī)學影像科副主任趙陽課題組提出了一種新型長余輝—染料敏化策略，實現(xiàn)了納米材料的超長持久發(fā)光，其應用還成功用于導航腫瘤精準切除。該研究成果作為封面文章刊登于《德國應用化學》
【化工儀器網 項目成果】腫瘤治療始于1930年，1940年后期邁入現(xiàn)代化療的時代。腫瘤抗爭史詩跨越了七大洲、幾世紀。醫(yī)生、研究人員、患者懷著勇氣、歷經痛苦，推動癌癥認知不斷進步。癌癥治療不僅是改變醫(yī)學的科學革命，還是改變人類的社會革命。
在2000年代的第二個十年，令人眼花繚亂的癌細胞復雜性產生了有序的圖像，顯露新的弱點和攻擊通路。技術結合新材料，推進腫瘤治療手段精進，方法更新。其中，納米材料技術的廣泛應用打開抗腫瘤的新路。
近日，天津醫(yī)科大學第二醫(yī)院醫(yī)學影像科副主任趙陽課題組提出了一種新型長余輝—染料敏化策略，實現(xiàn)了納米材料的超長持久發(fā)光，其應用還成功用于導航腫瘤精準切除。該研究成果作為封面文章刊登于《德國應用化學》。
持久發(fā)光特性 為切除腫瘤精準“導航”
納米技術指的是直徑在 1-100納米之間的微粒的應用。1納米約是一張紙厚度的十萬分之一。納米技術應用于工程學、醫(yī)學、化學以及材料科學等領域。在醫(yī)學中，依靠納米技術，醫(yī)生手術中可以實時獲取被切除腫瘤的形態(tài)、大小和邊緣等信息，從而讓手術更為精準、快速和安全。
趙陽課題組通過有機熒光材料(TAMRA)對無機長余輝探針(ZGC)持續(xù)發(fā)射熒光充能，獲得大幅增強發(fā)光時間的長余輝發(fā)光納米材料，實現(xiàn)了一次充能持續(xù)發(fā)光數(shù)十分鐘的顯像效果，創(chuàng)新性地應用了有機染料敏化策略。更為特別的是，該材料還可在術中導航時利用普通白色LED燈實現(xiàn)對材料的再次充能，呈現(xiàn)持久發(fā)光效果。
大部分早期惡性實體腫瘤的最佳治療方式只有切除。傳統(tǒng)手術中，外科醫(yī)生依靠主觀評估如顏色、組織結構、觸感等來區(qū)分腫瘤與周圍正常組織。但這種傳統(tǒng)方式難以避免過度切除正常組織的可能甚至是腫瘤殘留。納米材料的超長持久發(fā)光技術恰好解決了上述問題。
另外，腫瘤大小是關乎患者手術治療情況的重要因素。例如，直徑小于10納米的胰腺腫瘤患者具有80%的五年生存率，而 IV 期患者則只有4%五年生存率。因此不僅早期診斷腫瘤對患者病情好轉有積極影響，切除術中準確判斷腫瘤位置、切緣情況可提高切除率，降低藥物治療的毒副作用更為關鍵。該新型染料敏化長余輝納米材料為外科腫瘤切除術提供更為準確的定位和更為便利的操控，實現(xiàn)術中導航的可視化精準治療。
同時，新型染料敏化長余輝納米材料也實現(xiàn)可視化熒光材料為基礎的術中導航跨越式發(fā)展，進一步拉近了實驗性探索與臨床實際應用的距離。
廣泛投入臨床應用 促使新學科誕生
實際上，納米不僅用于外科手術，其廣泛應用于腫瘤影像學、病情診斷、常規(guī)藥物治療等。
診斷腫瘤主要通過CT 和 MRI 兩種途徑，但該方法對癌前病變的診斷有限，時常失誤。而核磁納米微粒被外部的磁場操控，因而可與 MRI 聯(lián)用，增強檢查特異性、敏感性。例如二者聯(lián)用將對膀胱癌、前列腺癌淋巴結轉移診斷的特異性、靈敏度從 75%、65% 提高至和 96%、93% 。
藥物治療多指納米提高藥物療效或降低治療后的發(fā)病率。更形象地來說，一方面納米可以幫助患者避免大劑量化療。納米微粒直徑較小但表面積大，易被攝取到細胞內并與多種配體結合，靶向運輸提高局部藥物濃度。同時，納米微粒增加了腫瘤組織的通透性，藥物可以在腫瘤組織長時間停留。另一方面，納米微粒通過與靶細胞的多種受體結合，腫瘤細胞對藥物的特異性攝取增加，藥物療效增加、毒性減小。
另外納米刀技術即不可逆電穿孔技術也被用于實體腫瘤的治療。通過插入電極，將高壓電流傳遞至腫瘤組織，在細胞膜表面形成微小的納米電極，從而促進細胞凋亡。但該技術也有一定缺陷。射頻消融易高溫進而損傷血管、膽管。納米刀技術避免了這種“熱沉效應”，但導致熱量分散，血管周圍消融效果不佳，腫瘤復發(fā)風險增加。
納米金微粒投入生物探測芯片中，用于檢測結腸癌，其靈敏度比血清 CEA 高 5000 倍。另外，納米微粒聚集可改變光發(fā)射特性從而改變顏色且肉眼可見，這被用于開發(fā)酶聯(lián)免疫芯片來檢測血清中的低水平的 PSA。
不僅如此，納米材料催生治療診斷學的誕生。即在治療的同時通過影像學觀察腫瘤對治療的反應，發(fā)揮納米在影像學和藥物運輸方面的雙重作用。
納米技術是21世紀最深遠的技術之一。納米科學和納米技術在不同科學領域都在不斷進步與擴展。如今，納米抗癌已經30 余年，大量納米載體正在從臨床前實驗轉向臨床試驗。未來，納米治療腫瘤可將具有更大的主動性和靈活性。
(資料來源：科技日報、丁香園)
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