光子激活療法 (PAT) 正在被研究作為一種潛在的癌癥治療方法，因為 X 射線能夠釋放具有 DNA 損傷和細胞殺傷作用的電子。
“將金屬暴露在光線下會導致電子釋放，這種現(xiàn)象稱為光電效應。1905 年阿爾伯特·愛因斯坦對這種現(xiàn)象的解釋預示著量子物理學的誕生，”主要作者、京都大學研究所的 Fuyuhiko Tamanoi 博士說綜合細胞材料科學 (iCeMS) 分子生物學家，在一份聲明中。
然而，癌癥放射治療的一個已知問題是它在腫瘤中心無效，由于缺乏穿透血管，氧含量低。當 X 射線到達細胞內部時，X 射線輻射需要氧氣來產(chǎn)生破壞 DNA 的活性氧。
已經(jīng)開發(fā)出含有釓、碘、金和銀(Z 元素)等元素的納米顆粒，因為它們能夠很容易地被癌細胞吸收并定位在細胞核中。此外，增強的滲透性和保留效應(EPR 效應)允許納米顆粒在腫瘤細胞中而不是在健康細胞中積累。
當 X 射線照射到含有攜帶碘的納米顆粒的腫瘤組織上時，碘會釋放電子，破壞 DNA 并殺死癌細胞。圖片由 Mindy Takamiya/京都大學 iCeMS 提供。
基于放射療法和 Z 元素的特性，并為了克服當前 PAT 療法的局限性，一組和美國的研究人員設計了多孔的載碘有機二氧化硅納米粒子。
該團隊之前已經(jīng)確定，當用 50.25 keV 的同步加速器產(chǎn)生的 X 射線照射時，釓納米粒子可以殺死癌細胞。但目前研究中使用的碘比釓便宜，并且以較低的能級釋放電子。
在設計和表征納米粒子后，研究人員將它們分散到腫瘤球體中——包含多個癌細胞的 3D 組織。球體是通過在一個特殊的板上培養(yǎng)表達綠色熒光蛋白的卵巢癌細胞來制備的，該板收集形成球體的孔底部的細胞。
該團隊通過掃描和透射電子顯微鏡證實，納米顆粒被有效地吸收到腫瘤球體中并均勻分布在整個球體中。
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