黑色納米粒子減緩腫瘤的生長
深色皮膚色素黑色素通過吸收光能并將其轉(zhuǎn)化為熱能來保護(hù)我們免受太陽的破壞性射線。這可以使其成為腫瘤診斷和治療中非常有效的工具。科學(xué)家設(shè)法制造了負(fù)載黑色素的細(xì)胞膜衍生納米粒子,這種納米粒子改善了動物模型中的腫瘤成像,同時也減緩了腫瘤的生長。
深色皮膚色素黑色素通過吸收光能并將其轉(zhuǎn)化為熱能來保護(hù)我們免受太陽的破壞性射線。慕尼黑技術(shù)大學(xué)(TUM)和HelmholtzZentrumMünchen的團(tuán)隊證明,這可以使其成為腫瘤診斷和治療中非常有效的工具。科學(xué)家設(shè)法制造了負(fù)載黑色素的細(xì)胞膜衍生的納米粒子,這種納米粒子改善了動物模型中的腫瘤成像,同時也減緩了腫瘤的生長。
納米粒子被認(rèn)為是對抗腫瘤的有前途的武器,因?yàn)槟[瘤組織比健康細(xì)胞更容易吸收它們,因?yàn)樗鼈兊难芟到y(tǒng)更具滲透性。外膜囊泡(OMV)提供了一個很好的例子,它基本上是被細(xì)菌膜包圍的小氣泡。這些20至200納米的顆粒是令人感興趣的,因?yàn)樗鼈兪巧锵嗳莸?,可生物降解的,并且即使在大量的情況下也可以容易且廉價地在細(xì)菌中生產(chǎn)。一旦裝載藥用活性劑,它們易于給藥。
納米粒子攜帶黑色貨物
TUM的生物成像教授Vasilis Ntziachristos及其團(tuán)隊已經(jīng)證明了OMV在腫瘤診斷和治療方面的巨大潛力。他們的工作建立在OMV和黑色素的特性上。
該研究的第一作者Vipul Gujrati博士解釋了這一原則:“即使在紅外光譜中,黑色素也很容易吸收光。我們在光聲成像技術(shù)中使用這種光進(jìn)行腫瘤診斷。它同時將這種吸收的能量轉(zhuǎn)化為然后放出熱量。熱量也是對抗腫瘤的一種方式 - 其他研究人員目前正在臨床試驗(yàn)中探索這種方法。“
光聲學(xué)是一種由Ntziachristos大力推進(jìn)的方法,它結(jié)合了光學(xué)成像和超聲技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。微弱的激光脈沖輕輕加熱組織,使其短暫地輕微擴(kuò)張。當(dāng)組織冷卻時,組織再次收縮時產(chǎn)生超聲信號。測量的信號根據(jù)組織類型而變化??茖W(xué)家用特殊探測器記錄它們并將它們“翻譯”成三維圖像。傳感器分子或探針(例如OMV)可以進(jìn)一步提高該技術(shù)的特異性和準(zhǔn)確性。
熱量積聚可減少腫瘤生長
科學(xué)家最初必須克服黑色素特有的問題:它不是非常水溶性的,因此難以給藥。這是OMV發(fā)揮作用的地方。研究人員以這樣的方式設(shè)計細(xì)菌,即它們產(chǎn)生黑色素并將其儲存在膜衍生的納米顆粒中。然后他們測試了在其下背部區(qū)域有腫瘤的小鼠中的黑色納米顆粒。將顆粒直接注射到腫瘤中,其作為光聲過程的一部分用紅外激光脈沖激發(fā)。
OMV被證明是適合這種診斷技術(shù)的傳感器探頭,因?yàn)樗鼈兛梢蕴峁┣逦?,高對比度的腫瘤圖像。它們也非常適合光熱治療方法,其中腫瘤組織用更強(qiáng)的激光脈沖加熱以殺死癌細(xì)胞。納米顆粒中的黑色素導(dǎo)致腫瘤組織的溫度從37℃升高至56℃。沒有黑色素的對照腫瘤僅達(dá)到39℃的最高溫度。在治療后的十天內(nèi),腫瘤的生長速度顯著低于沒有接受黑色素OMV的對照組。這種熱效應(yīng)通過顆粒的另一種積極作用而被放大:通過在腫瘤組織中引起輕微的非特異性炎癥,免疫系統(tǒng)被觸發(fā)攻擊腫瘤。
“我們的黑色素納米粒子適用于治療診斷學(xué)的新醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 - 治療和診斷相結(jié)合。這使得它們成為臨床實(shí)踐中非常有趣的選擇,”Ntziachristos說??茖W(xué)家們現(xiàn)在將進(jìn)一步開發(fā)他們的OMV,以便將來用于臨床。
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