中科院上海硅酸鹽所提出“納米催化醫學”新概念

攻克癌癥一直是科學家努力的方向。然而，癌細胞以其復雜多樣的代謝方式和生態微環境給癌癥的治療帶來極大困難。常規的癌癥化療，在高毒性的藥物作用于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，很多患者最后死于藥物毒副作用或耐藥性及由此引起的轉移。因此，開發無毒、安全和高效的癌癥治療體系尤為重要。

中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員施劍林和陳雨經過多年深入研究，在國際權威綜述學術期刊《化學學會評論》（Chemical Society Reviews）2018年第6期發表了研究成果“NanoparticleTriggered InSitu Catalytic Chemical Reactions for TumourSpecific Therapy” （DOI： 10.1039/c7cs00471k），在國際上首次提出了“納米催化醫學”（nanocatalytic medicine， NCM）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癥診療解決方案，從而為納米醫學領域的發展提供新的研究思路。

據悉，研究團隊成功制備出單分散的、直徑約一百納米的硅化鎂納米顆粒。腫瘤區域氧氣將被硅化鎂大量消耗，并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；最后，這些氧化硅顆粒還可以在一定時間后徹底降解。

同時，研究人員又合成了一種枝狀介孔二氧化硅納米粒子作為藥物輸運載體，依次負載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。該催化劑利用腫瘤細胞內旺盛的葡萄糖和微酸性代謝環境，連鎖地進行高效的生物酶催化和芬頓催化反應。在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。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。該團隊利用介孔氧化硅納米顆粒作為載體，將無毒的金屬卟啉分子輸運至癌癥病灶，在超聲外場作用下，瘤內催化產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。

施劍林表示，如果能夠采用無毒/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，在局部產生數量可觀的特定反應產物，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產生顯著副作用的情況下，實現腫瘤特異性的治療，以達到特異性的癌癥防治目的。

他特別強調，相關成果目前還停留在實驗室階段，將會進一步推動這一方向的深入研究，以盡快在臨床上造福于病人。