肿瘤治疗有了新思路！中科院上海硅酸盐所提出纳米催化医学新概念

图说：基于纳米催化剂的连锁催化反应用于肿瘤治疗的示意图　上海硅酸盐所供图（下同）

　　新民晚报讯（见习记者 郜阳）恶性肿瘤已经成为人类的“第一杀手”。攻克癌症一直是科学家努力的方向。然而，癌细胞以其复杂多样的代谢方式和生态微环境给癌症的治疗带来极大困难。常规的癌症化疗，在高毒性的药物作用于全身造成强烈毒副作用的同时，病灶的药效却随之大幅降低。事实上，很多患者最后死于药物毒副作用或耐药性及由此引起的转移。因此，开发无毒、安全和高效的癌症治疗体系尤为重要。

　　近期，中国科学院上海硅酸盐研究所的施剑林研究员和陈雨研究员，在国际权威综述学术期刊《化学学会评论》首次提出“纳米催化医学”的新概念，对纳米催化医学这一全新的概念做了精确的定义和全面的阐述，并将这一新方法应用在肿瘤的高效、安全治疗中，为纳米医学和临床医学的发展开辟了一个全新的研究领域。

　　其中，上海硅酸盐所研究团队成功制备出单分散的、直径约一百纳米左右的硅化镁纳米颗粒。肿瘤区域氧气将被硅化镁大量消耗，并生成枝状氧化硅堵塞血管，阻断氧和营养供给，抑制肿瘤生长。这种纳米颗粒在正常组织的中性环境下稳定，无毒无害；最后，这些氧化硅颗粒还可以在一定时间后彻底降解，在根本上不存在毒副作用。

图说：肿瘤微环境和外场触发的纳米粒子原位催化化学反应用于肿瘤特异性治疗

　　基于肿瘤内的弱酸性环境，上海硅酸盐所研究团队又合成了一种枝状介孔二氧化硅纳米粒子作为药物输运系统载体，依次负载直径2纳米的超小四氧化三铁纳米粒子和葡萄糖氧化酶，构建一种新型的纳米催化剂。该纳米催化剂中的葡萄糖氧化酶是一种高活性有机酶，且四氧化三铁纳米粒子是一种高效、高稳定性的芬顿反应催化剂。该催化剂利用肿瘤细胞内旺盛的葡萄糖原料和微酸性代谢环境，连锁地进行高效的生物酶催化反应和芬顿催化反应。葡萄糖氧化酶先选择性地催化肿瘤内的d-葡萄糖生成过氧化氢与葡萄糖内脂。过氧化氢在酸性条件下被四氧化三铁催化生成高毒性的活性氧物种-羟基自由基。高毒性的羟基自由基可以催化肿瘤区域化学反应，诱导肿瘤细胞的凋亡。在实现杀死肿瘤细胞的同时，不对正常的组织和器官造成损害。体内动物实验结果显示，该纳米催化剂对健康的小鼠在三周的时间内没有不良影响，表明其具有良好的体内生物安全性。在小鼠的体内治疗毒性研究中发现，抑制效率达到85.6%，表明该纳米催化剂具有较好的肿瘤杀伤和抑制能力。

　　除了“内攻”，“外攻”也是重要的手段。团队利用介孔氧化硅纳米颗粒作为载体，将无毒的金属朴啉分子输运至癌症病灶，在常规的超声外场作用下，瘤内催化产生大量单线态氧自由基，安全高效杀灭肿瘤。如此一来，不用毒性化疗药物，实现了高效超声响应治疗。

　　施剑林介绍，如果能够采用无毒/低毒的纳米颗粒，通过选择性地催化或触发肿瘤组织内部的特定化学反应，在局部产生数量可观的特定反应产物，则可以实现一系列的生物学和病理学响应，这可能在不对正常组织产生显著副作用的情况下，实现肿瘤特异性的治疗和成像，以达到特异性的癌症防治目的。

　　据悉，目前相关成果还停留在实验室阶段。为了更好地总结以上催化反应实现肿瘤特异性治疗的研究，推动这一研究方向的进展，研究团队在国际上首次提出“纳米催化医学”的新概念，即利用纳米颗粒的催化反应原位杀死肿瘤细胞。这一工作有望为个性化生物医学提供一种全新且低毒有效的癌症诊疗解决方案，从而为纳米医学领域的发展提供新的研究思路，将对化学、材料、生物和医学领域的交叉研究具有重要的指导意义。