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为解决放疗局限性，研究人员开发多功能纳米系统，显著提高放疗效果，为癌症治疗带来新希望。
癌症，这个可怕的 “杀手”，一直威胁着人类的健康。在与癌症斗争的过程中，放射治疗（放疗）作为一种重要的治疗手段，被广泛应用于近三分之二癌症患者的治疗中。然而，放疗就像一把双刃剑，在杀死癌细胞的同时，也会对健康组织造成损伤，而且癌细胞还可能产生辐射抗性，这大大限制了放疗的效果。同时，传统的化疗虽然能抑制肿瘤生长、消灭癌细胞，但存在生物利用度低、缺乏特异性、循环时间短等问题。因此，寻找一种更有效的癌症治疗方法迫在眉睫。
为了攻克这些难题，来自约翰霍普金斯大学医学院等机构的研究人员展开了深入研究。他们致力于开发一种多功能纳米系统，期望能增强放疗效果，同时实现药物的精准递送，为癌症治疗开辟新的道路。这项研究成果发表在《Molecular Cancer》杂志上，为癌症治疗带来了新的曙光。
研究人员开展此项研究时，用到了多种关键技术方法。在纳米颗粒的合成方面，采用了改良的水凝胶分离技术制备脂质 - 聚合物杂化纳米颗粒（PDPC NPs），并通过化学还原法用抗坏血酸将其表面包覆金，形成金包覆脂质 - 聚合物杂化纳米颗粒（PAu NPs）；采用薄膜水化技术将天然植物来源的抗癌剂 Caflanone 负载到纳米颗粒中。利用多种检测手段对纳米颗粒进行表征，如通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）观察其形态，使用粒子尺寸分析仪测量其大小和 zeta 电位等。在细胞实验中，选用了小鼠来源的乳腺癌（4T1）、胰腺癌（KPC）和胶质母细胞瘤（GL261）细胞系，运用集落形成实验（CFU assay）、MTT 检测、DCFHDA 检测、活 / 死细胞检测等方法评估纳米颗粒的治疗效果。在动物实验中，构建了乳腺癌和胰腺癌小鼠模型，进行 X 射线 / CT 成像研究纳米颗粒在体内的分布和代谢情况，同时评估纳米颗粒的安全性和治疗效果。
下面来看具体的研究结果：
- 纳米颗粒的合成与表征：通过改良的水凝胶分离技术成功合成了 PDPC NPs，并进一步包覆金得到 PAu NPs。PAu NPs 在近红外区域（600 - 900nm）有明显的吸收峰，证实了金的表面包覆。TEM 和 SEM 图像显示，纳米颗粒呈均匀球形，且其大小与动态光散射测量结果相符。不同浓度金前驱体合成的 PAu NPs，随着金浓度增加，颗粒尺寸增大，X 射线 / CT 对比度增强。
- 癌细胞的放射增敏作用：研究发现，PAu NPs 能显著提高癌细胞对辐射的敏感性，同时作为 X 射线 / CT 造影剂。在乳腺癌细胞（4T1）实验中，PAu15 NPs 表现出最佳的放射增敏效果，与对照组相比，显著降低了细胞的克隆形成能力，细胞活力也明显下降。
- 辐射触发的药物递送：Caflanone 被成功负载到纳米颗粒中，形成 PC NPs，其包封率约为 64.43±1.9%。PCAu NPs 在辐射作用下，会发生纳米颗粒的崩解，从而释放出 Caflanone。随着辐射剂量的增加，Caflanone 的释放量增多，且药物负载并未影响纳米颗粒作为 X 射线 / CT 造影剂的功能。
- 联合治疗的体外疗效：在乳腺癌（4T1）、胰腺癌（KPC）和胶质母细胞瘤（GL261）细胞系中，PCAu NPs 联合放疗均表现出显著的治疗效果。CFU assay 和 MTT 检测表明，联合治疗组的细胞存活率明显低于单独放疗或单独使用药物组。DCFHDA 检测发现，联合治疗组细胞内活性氧（ROS）水平显著升高，促进了细胞死亡。
- 体内研究：在胰腺癌和乳腺癌小鼠模型中，PCAu NPs 表现出良好的 X 射线 / CT 对比度。在胰腺癌模型中，注射 PCAu NPs 并放疗后，纳米颗粒在肿瘤内的分布发生变化，其体积先增大后减小。在安全性方面，PCAu NPs 在健康小鼠体内未引起明显的体重变化、血液学指标异常和器官毒性。在乳腺癌小鼠模型中，PCAu NPs 联合放疗显著减小了肿瘤体积，延长了小鼠的生存期，在转移性肿瘤模型中也观察到了类似的效果，暗示了该治疗方案可能存在远隔效应（abscopal effect）。
研究结论和讨论部分指出，研究人员成功合成了多功能脂质 - 聚合物杂化纳米颗粒，该纳米颗粒具有增强癌细胞放射增敏、辐射触发化疗药物递送和 X 射线 / CT 造影的三重功能，为癌症治疗提供了一种创新的三合一方法。在多种癌细胞系和小鼠模型中，该纳米系统联合放疗展现出显著的治疗效果，且安全性良好。不过，目前仍有一些问题需要进一步研究，比如联合治疗的协同效应还需通过更多体内对照实验来明确，纳米颗粒在辐射后的清除机制也有待深入探究。尽管如此，这项研究为癌症治疗带来了新的思路和方法，有望推动癌症治疗领域的进一步发展，为广大癌症患者带来新的希望。
