金纳米颗粒在肿瘤放射增敏的研究范文

摘要：金纳米颗粒因其独特的光学及光热特性、低毒性及易修饰的特点，在生物及医学领域有广阔的研究及应用前景，目前金纳米颗粒相关文献报道已多达万篇，金纳米颗粒在医学成像及肿瘤治疗方面成为研究热点。本文就金纳米颗粒的物理特性、放射增敏机制、影响因素及研究进展进行综述。

关键词：金纳米颗粒；肿瘤；放射治疗；增敏

金纳米颗粒是指尺寸为纳米级，直径在1~100nm间以稳定形式存在于胶溶液中的颗粒。放射增敏剂是增加靶向病灶放射敏感性的物质。金纳米颗粒在χ射线的照射下增强局部光电吸收效应，加速DNA的裂解及细胞周期、细胞内环境发生改变，因此成为目前肿瘤放射治疗的新型增敏剂。

1金纳米颗粒的物理特性

金纳米颗粒具有独特的光学及光热效应，光学特性主要表现在表面等离子共振效应，通常在入射光频率与其表面的自由电子振动频率同步时产生[1]。表面等离子共振会在一定程度上提高金纳米颗粒的光吸收与散射效应，以增加肿瘤组织的吸收剂量。其光热效应主要通过吸收热量以改变局部的温度。金纳米颗粒可根据应用的需要，制作不同大小及形态的金颗粒，目前以金纳米球、金纳米棒较常见，不同形状的金纳米颗粒的功能特性存在些许差异，但都具有光热转换特性。

2金纳米颗粒的放射增敏机制

2.1物理学机制

金纳米颗粒中的金为高原子序数金属，其电子密度高，射线辐射到金纳米颗粒表面时增加组织与射线的反应截面，出现康普顿散射或光电效应，继而出现大量的次级电子与俄歇电子，增加肿瘤组织的光电吸收，损伤癌细胞脱氧核糖核酸的裂解，加速肿瘤细胞死亡。

2.2生物学机制

有相关研究用法硫代葡萄糖修饰的金纳米颗粒联合χ射线处理人类卵巢癌SK-OV-3细胞，检测样品中的活性氧等物质以及细胞的凋亡情况，发现低浓度的金纳米颗粒于6MV的χ射线下在细胞中可出现高浓度的活性氧，导致高氧分压，加快细胞的凋亡[2]。辐射诱导细胞凋亡的主要机制是自由基所介导的脱氧核糖核酸损伤，金纳米颗粒进一步增加了损伤程度，因此诱导细胞死亡。经修饰的金纳米颗粒还会激活周期蛋白依赖性蛋白激酶的活性，以此诱发细胞周期的加速转变，使金纳米颗粒积聚靶向病灶以增加放射效果。肿瘤细胞对温度较敏感，金纳米颗粒因其独特的光热效应，在射线的照射下增加肿瘤细胞的局部温度而达到杀死细胞的作用。金纳米颗粒能通过巯基与不同物质偶联，目前较常见的有聚乙二醇及葡萄糖，通过不同物质的修饰的金纳米颗粒以增加肿瘤细胞靶向吸收，而达到放射增敏的作用。

3金纳米颗粒放射增敏的影响因素

金纳米颗粒放射增敏的影响因素有很多，主要包括细胞种类、射线种类、射线剂量、粒径大小、细胞内颗粒数量、颗粒浓度、表面功能化修饰、联合应用抗癌药物等[3]。金纳米颗粒并非对所有细胞都具有放射增敏作用，如葡萄糖修饰的金纳米颗粒对前列腺癌细胞有增敏作用，对二倍体成纤维细胞却无增敏作用。金纳米颗粒对KV级、MV级的χ射线、电子线、质子射线都有放射增敏作用，对10keVμm-1质子射线却无增敏作用。金纳米颗粒的部分特性取决于其粒径的大小，如粒径较小的金纳米颗粒可快速经肾过滤，粒径较小的金纳米颗粒则难以被过滤掉；再如，粒径较大的金纳米颗粒，毒性也较大。相关研究报道指出，金纳米颗粒的浓度对其放射增敏作用具有较大的影响，浓度越大，对病灶的放射增敏作用则越强，降低病灶细胞的生长速度。通过金纳米颗粒表面修饰靶向病灶细胞高表达受体的抗体或激素或物质，可使金纳米颗粒聚集在在病灶细胞或组织内，并能高浓度作用于病灶。联合应用抗癌药物可明显提高金纳米颗粒的放疗疗效。

4金纳米颗粒在放射增敏研究中的进展

首次研究发现金纳米颗粒具有放射增敏效果的是：在对数期生长的肿瘤细胞培养皿加入金纳米颗粒胶体液及向肿瘤组织注射金纳米颗粒，均通过射线照射后得以体现。金纳米颗粒最初的研究药物是CYT-6091，其组成包括27nm的金纳米颗粒修饰了聚乙二醇及重组人肿瘤坏死因子，I期临床试验发现，该药物可有效到达靶向病灶组织，放射增敏效果显著。随着对金纳米颗粒研究的不断深入，对不同细胞进行了对比研究，其中乳腺癌MC-7细胞对放射敏感性最强，肺癌H460细胞对放射敏感性较差。对金纳米颗粒大小对肿瘤放射曾敏效果也进行了相关研究，但目前未找到最合适粒径的金纳米颗粒。不同的修饰物对金纳米颗粒的影响也有明显差异。大量的相关研究也有报道：金纳米颗粒对χ射线有放射增敏效果，随着金纳米颗粒研究的不断深入，目前已有的较多研究者通过体外细胞实验及动物实验研究验证金纳米颗粒的放射增敏效果，但其临床应用有待进一步研究及明确。

5总结

放射治疗仍是目前治疗肿瘤的重要方法之一，因此寻找提高肿瘤放射治疗的增敏剂显得尤为重要。金纳米颗粒因金的高原子序数及独特的光学及光热效应，能增加靶向组织的吸收，提高放射增敏效果，增强放疗疗效，为一种新型的放射增敏剂。尽管其临床应用尚未开展，但未来随着研究的深入，其放射增敏效果会得到进一步优化。

参考文献

[1]聂芳芳,张春富,付杰.金纳米颗粒在肿瘤放射增敏中的研究进展[J].中华放射肿瘤学杂志,2016,25(8):907-910.

[3]沈蕾,高斌,贺克武.金纳米颗粒在肿瘤放射增敏治疗中的应用:如何最大效应利用金纳米棒?[J].中国组织工程研究,2014,18(39):6369-6374.

作者：李超 单位：南华大学附属第二临床学院