美國(guó)科學(xué)家研制“納米蠕蟲”連接成蚯蚓形狀,，可摧毀人體內(nèi)腫瘤細(xì)胞
目前,，美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校、圣芭芭拉分校以及麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們研制出一種納米等級(jí)大小的“納米蠕蟲”,，它可以在不破壞人體正常免疫防御系統(tǒng)前提下在血流中巡游,，就像一個(gè)微型抗癌導(dǎo)彈，能夠破壞“腫瘤細(xì)胞基地”,。
這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在本周出版的《高級(jí)材料》雜志上,，納米蠕蟲不由得讓人們想起了1966年的科幻電影《神奇航行》，片中一艘潛艇縮小至顯微鏡觀測(cè)等級(jí)大小，然后科學(xué)家將這個(gè)微型潛艇注射到血液中,，潛艇摧毀了一位高級(jí)官員大腦中的血栓,。目前，使用納米蠕蟲醫(yī)師將最終能夠定位和移除常規(guī)醫(yī)學(xué)方法中難以探測(cè)的小型腫瘤細(xì)胞,。通過(guò)載荷可以消除腫瘤的特殊藥物,，這種超微納米工具有朝一日可以有效地向腫瘤送遞高濃度對(duì)人體有毒的抗癌藥物，同時(shí)對(duì)人體其他器官不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響,。
領(lǐng)導(dǎo)此項(xiàng)研究的加州大學(xué)圣地亞哥分校生物化學(xué)家邁克爾 塞勒教授說(shuō),，“許多納米微粒被認(rèn)為是人體的保護(hù)機(jī)制，它可以在幾分鐘內(nèi)在血液中捕捉并移除腫瘤細(xì)胞,。它們之所以工作效率如此高,，是由于其特殊外型和表面的聚合體外層可使納米蠕蟲可以規(guī)避人體機(jī)理對(duì)其的排斥特性。現(xiàn)在這種納米蠕蟲可以在人體內(nèi)巡航數(shù)小時(shí)進(jìn)行搜尋工作,。”
該研究小組成員之一的麻省理工學(xué)院健康科學(xué)技術(shù)系生物學(xué)醫(yī)師桑格塔?博哈蒂亞教授說(shuō),，“當(dāng)納米蠕蟲表面附加藥物時(shí)，可提高藥物的效力,，對(duì)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生直接的摧毀消滅作用,。這種方法還降低了有毒抗癌藥物對(duì)正常組織所產(chǎn)生的副作用，以及提供對(duì)腫瘤和反常淋巴結(jié)更好的診斷,。”
科學(xué)家們認(rèn)為這種球形氧化鐵納米蠕蟲連接在一起,，就像一條蚯蚓的片斷，可形成30納米長(zhǎng)(正常蚯蚓長(zhǎng)度的300萬(wàn)分之一)粘性蠕蟲狀結(jié)構(gòu),。納米蠕蟲的氧化鐵成份可在診斷設(shè)備中發(fā)亮,，尤其便于核磁共振成像(MRI)裝置通過(guò)發(fā)現(xiàn)納米蠕蟲來(lái)尋找人體內(nèi)的腫瘤細(xì)胞。塞勒稱,，納米蠕蟲的氧化鐵成份具有超順磁性特性,，在核磁共振成像裝置下將非常明亮。每個(gè)納米蠕蟲具有8個(gè)氧化鐵磁性片斷,，這些磁性片斷結(jié)合在一起將提供一個(gè)更大的觀測(cè)信號(hào),。這樣能夠更好地觀測(cè)更微小的腫瘤細(xì)胞，有望使醫(yī)師能夠診斷出處于早期發(fā)展階段的癌癥病情,。
納米蠕蟲的聚合體外層是由右旋糖苷生物高聚物制成,，科學(xué)家們使用治療瘤細(xì)胞的F3縮氨酸分子涂在蠕蟲外表。F3縮氨酸分子是由加州大學(xué)圣芭芭拉分校伯納姆醫(yī)學(xué)研究協(xié)會(huì)細(xì)胞生物學(xué)家厄基?勞斯拉蒂教授在實(shí)驗(yàn)室研制成功的,，這種縮氨酸分子可使納米蠕蟲摧毀瘤細(xì)胞宿體,。
塞勒說(shuō)，“由于它的伸長(zhǎng)外型,，納米蠕蟲可以攜帶許多F3縮氨酸分子同時(shí)作用于瘤細(xì)胞表面,，納米蠕蟲的聯(lián)合效應(yīng)可顯著提高納米摧毀瘤細(xì)胞的能力,。”
科學(xué)家在他們的實(shí)驗(yàn)中對(duì)患有腫瘤的老鼠血液中注射納米蠕蟲，進(jìn)一步檢驗(yàn)了納米蠕蟲能夠集合在腫瘤細(xì)胞,，他們發(fā)現(xiàn)納米蠕蟲能夠停留在血液中數(shù)小時(shí),。在塞勒實(shí)驗(yàn)室參加研究的材料科學(xué)和工程系研究生吉霍?帕克說(shuō),，“這是一個(gè)重要的特性,，納米蠕蟲能夠更長(zhǎng)時(shí)間地停留在血液中，這增大了摧毀打擊腫瘤細(xì)胞的概率,。”
勞斯拉蒂說(shuō),，“我們目前使用納米蠕蟲構(gòu)筑新一代智能瘤細(xì)胞摧毀納米設(shè)備，我們希望未來(lái)這種設(shè)備將提高癌癥診斷成像,，并能夠精確治療癌瘤細(xì)胞,。”
生物谷推薦原始出處：
Advanced Materials，Volume 20, Issue 9 , Pages 1630 - 1635,，Ji-Ho Park, Michael J. Sailor
Magnetic Iron Oxide Nanoworms for Tumor Targeting and Imaging
Ji-Ho Park 1, Geoffrey von Maltzahn 2, Lianglin Zhang 3, Michael P. Schwartz 1, Erkki Ruoslahti 3, Sangeeta N. Bhatia 2, Michael J. Sailor 1 *
1Materials Science and Engineering Program Department of Chemistry and Biochemistry University of California, San Diego 9500 Gilman, La Jolla, CA 92093 (USA)
2Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology Massachusetts Institute of Technology 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139 (USA)
3Burnham Institute for Medical Research at UCSB University of California, Santa Barbara 1105 Life Sciences Technology Bldg., Santa Barbara, CA 93106 (USA)
email: Michael J. Sailor ([email protected])
*Correspondence to Michael J. Sailor, Materials Science and Engineering Program Department of Chemistry and Biochemistry University of California, San Diego 9500 Gilman, La Jolla, CA 92093 (USA).
This project has been funded in part with Federal funds from the National Cancer Institute of the National Institutes of Health (Contract No. N01-C0-37117 and R01CA124427-01). M.J.S., E.R., and S.N.B. are members of the Moores UCSD Cancer Center and the UCSD NanoTUMOR Center under which this research was conducted and partially supported by NIH Grant U54 CA 119335. J.P. thanks the Korea Science and Engineering Foundation (KOSEF) for a Graduate Study Abroad Scholarship. The authors thank Todd Sponholtz and Dr. Ralph Weissleder for use of the NIR fluorescence-imaging system, and Dr. Edward Monosov for assistance with TEM analysis.
