中科院上海硅酸鹽所提出納米催化醫學新概念

　　原標題：腫瘤治療有了新思路！中科院上海硅酸鹽所提出納米催化醫學新概念

　　惡性腫瘤已經成為人類的“第一殺手”。攻克癌症一直是科學家努力的方向。然而，癌細胞以其複雜多樣的代謝方式和生態微環境給癌症的治療帶來極大困難。常規的癌症化療，在高毒性的藥物作用於全身造成強烈毒副作用的同時，病灶的藥效卻隨之大幅降低。事實上，很多患者最後死於藥物毒副作用或耐藥性及由此引起的轉移。因此，開發無毒、安全和高效的癌症治療體系尤為重要。

　　近期，中國科學院上海硅酸鹽研究所的施劍林研究員和陳雨研究員，在國際權威綜述學術期刊《化學學會評論》首次提出“納米催化醫學”的新概念，對納米催化醫學這一全新的概念做了精確的定義和全面的闡述，並將這一新方法應用在腫瘤的高效、安全治療中，為納米醫學和臨床醫學的發展開闢了一個全新的研究領域。

　　其中，上海硅酸鹽所研究團隊成功製備出單分散的、直徑約一百納米左右的硅化鎂納米顆粒。腫瘤區域氧氣將被硅化鎂大量消耗，並生成枝狀氧化硅堵塞血管，阻斷氧和營養供給，抑制腫瘤生長。這種納米顆粒在正常組織的中性環境下穩定，無毒無害；最後，這些氧化硅顆粒還可以在一定時間後徹底降解，在根本上不存在毒副作用。

　　基於腫瘤內的弱酸性環境，上海硅酸鹽所研究團隊又合成了一種枝狀介孔二氧化硅納米粒子作為藥物輸運系統載體，依次負載直徑2納米的超小四氧化三鐵納米粒子和葡萄糖氧化酶，構建一種新型的納米催化劑。該納米催化劑中的葡萄糖氧化酶是一種高活性有機酶，且四氧化三鐵納米粒子是一種高效、高穩定性的芬頓反應催化劑。該催化劑利用腫瘤細胞內旺盛的葡萄糖原料和微酸性代謝環境，連鎖地進行高效的生物酶催化反應和芬頓催化反應。葡萄糖氧化酶先選擇性地催化腫瘤內的d-葡萄糖生成過氧化氫與葡萄糖內脂。過氧化氫在酸性條件下被四氧化三鐵催化生成高毒性的活性氧物種-羥基自由基。高毒性的羥基自由基可以催化腫瘤區域化學反應，誘導腫瘤細胞的凋亡。在實現殺死腫瘤細胞的同時，不對正常的組織和器官造成損害。體內動物實驗結果顯示，該納米催化劑對健康的小鼠在三周的時間內沒有不良影響，表明其具有良好的體內生物安全性。在小鼠的體內治療毒性研究中發現，抑制效率達到85.6%，表明該納米催化劑具有較好的腫瘤殺傷和抑制能力。

　　除了“內攻”，“外攻”也是重要的手段。團隊利用介孔氧化硅納米顆粒作為載體，將無毒的金屬樸啉分子輸運至癌症病灶，在常規的超聲外場作用下，瘤內催化産生大量單線態氧自由基，安全高效殺滅腫瘤。如此一來，不用毒性化療藥物，實現了高效超聲響應治療。

　　施劍林介紹，如果能夠採用無毒/低毒的納米顆粒，通過選擇性地催化或觸發腫瘤組織內部的特定化學反應，在局部産生數量可觀的特定反應産物，則可以實現一系列的生物學和病理學響應，這可能在不對正常組織産生顯著副作用的情況下，實現腫瘤特異性的治療和成像，以達到特異性的癌症防治目的。

　　據悉，目前相關成果還停留在實驗室階段。為了更好地總結以上催化反應實現腫瘤特異性治療的研究，推動這一研究方向的進展，研究團隊在國際上首次提出“納米催化醫學”的新概念，即利用納米顆粒的催化反應原位殺死腫瘤細胞。這一工作有望為個性化生物醫學提供一種全新且低毒有效的癌症診療解決方案，從而為納米醫學領域的發展提供新的研究思路，將對化學、材料、生物和醫學領域的交叉研究具有重要的指導意義。