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癌症对于人类来说，是恶魔一样的存在。 无论是功成名就的伟人、还是挥金如土的商客，抑或是为了生活沿街叫卖的贩夫走卒，在癌症面前，人人平等。 癌症最可怕之处在于，它会在漫长且煎熬的治疗中摧毁一个人的求生意志。 施剑林院士 正如中国科学院院士、中国科学院上海硅酸盐研究所研究员、博士生导师施剑林所说，“其实我们在面对疾病时，比如说凶险的癌症，无论你是达官贵人还是明星名流，都是人人平等的。有很多我们熟悉的人，都是因为各种癌症而过早地离开了世界”。 施剑林院士为我们详细介绍了在癌症治疗领域的新突破：纳米药物输运与纳米催化医学，并展望了学科交叉给人类健康福祉带来的美好前景。 施剑林
肿瘤和癌症的关系到底是什么？很多人也许并不是特别明白癌症和肿瘤是什么关系。所谓肿瘤，它其实是一个人体不需要的组织，分为恶性和良性。所谓良性的基本上是无害的，它不会影响人的生存和身体健康；如果是恶性肿瘤，则会无限制地复制，影响正常的组织和身体机能。 那么癌症是什么？癌症就是恶性的肿瘤加上血癌，也就是白血病。 癌症现有的治疗方法有哪些，它们真的有效吗？现有的各种临床方法，一个是手术，这是一种物理的快速切除法，一般适合于早期或中期、在癌症转移之前，我就把它切掉。然而，这样的手术治疗也是有风险的：本来它可能不一定会转移，但你动了它以后，可能反而会加速它的转移。 第二种方法就是化疗，用化学药物杀死肿瘤。这种目前用的非常多，即使做了手术之后同样也化疗。但是化疗的疗效往往不确定、因人而异，而且毒副作用比较强。为什么？因为我们现有的化疗药物没有特异性，它往往在杀死癌细胞的同时也杀死了我们的正常细胞，所以往往会造成非常大的毒副作用。而且那种药用的时间长了以后会产生耐药性，后面可能会失去效果。 还有一种是所谓的放疗，即用高能射线X射线，伽马射线等来杀死癌细胞。那么这种方法同样也有比较大的副作用：用它对人体进行治疗的过程中，在这个高能射线射入的路径当中正常细胞和癌细胞通通被杀死了。 尽管生物技术在迅速发展，但是为什么癌症的发病率和死亡率还是在上升？现实和我们希望之间还存在着巨大的鸿沟。这个鸿沟说明我们现在对癌症的治疗还是有很大的缺陷。 施剑林院士 我们以化疗为例，化疗是目前癌症治疗的一个非常重要的手段，但它药效比较低毒副作用比较强，而且癌细胞容易转移，也容易产生耐药性的问题。实际上很多的患者最后是死于药物的毒副作用以及由于耐药性引起癌细胞的转移。 肿瘤为什么治疗这么困难？因为人的身体非常复杂，肿瘤的发生发展同样非常复杂。而且肿瘤共生于人体的系统当中，它的复杂性使得人们很难用单一的手段来治疗癌症。 纳米催化医学的优势在哪里？我们药物的利用度是1%到5%，甚至更低。也就是说99%以上的药物都用到了正常组织上。如果我们实现了药物靶向，药效也许会提高几倍甚至十倍，但是它最多也就到10%了，也就是说90%的药物还是到了正常组织，药物的毒副作用依然没有得到彻底解决。 因此我们提出一个创新概念：能不能不用这样的有毒的药物，而直接使用无毒的或者低毒的纳米材料或者分子，让它进入肿瘤以后，才会从无毒变成有毒，而进入正常组织时，保持无毒。这样的话我们就可以实现肿瘤的特异性的治疗，从根本上解决药物的毒副作用问题。 利用无毒纳米颗粒，通过原位催化反应，实现肿瘤特异性治疗 因此我们提出来纳米催化医学，也就是我们用催化的方法让无毒东西进入肿瘤以后，通过催化反应变成有毒。 用纳米技术通过催化的方法来实现肿瘤治疗，甚至从肿瘤治疗拓展到其他的疾病治疗。这就是我们提出的纳米催化医学：用无毒的颗粒、无毒的分子在肿瘤内催化反应，这其中的关键是如何使这样的催化反应能够发生？ 我们通过不同手段，要找到一个肿瘤和正常组织的差别，再让它特异性地在肿瘤里面发生反应。 我们知道肿瘤里面一般有一些特性，比如说它有弱弱的酸性，因为肿瘤长得很快、它要消耗很多的能量，那么这过程中它会产生一些酸性物质，使它PH值会低于正常组织里面的PH值。 如果我们引入的这个物质或者我们引入的纳米颗粒能够响应这样微弱的酸性，实现催化反应，那就可以达到我们的目的了。 第二个我们可以通过外场的刺激，药到了肿瘤组织，如果我们在光场声场刺激下能够让进入肿瘤的这些物质产生毒副作用，产生杀灭肿瘤的毒性物质，同样会达到我们的目的。 让肿瘤细胞“窒息”的方法，是否就是未来发展的方向？肿瘤的生长过程中消耗大量的葡萄糖，同时还需要大量的氧分子。我们是不是有可能把肿瘤的氧分子一下子完全给消耗掉，让肿瘤“窒息”？ 我们这里发展了一种硅化镁纳米颗粒。硅化镁颗粒一般是一种大的块体，我们想办法把它做成一百纳米左右的纳米颗粒，而且是单一分散、分散性非常良好。那么这样的颗粒有什么特性？它就是在非常微弱的酸性条件下，可以大量地消耗氧。 施剑林院士 然后产生这样一种氧化硅的纳米颗粒，起到两个作用：第一个作用是把氧分子大量消耗掉，第二个产生很多的比较大的氧化硅。一方面消耗了肿瘤的氧，让它没办法进行呼吸、没办法新陈代谢，同时能更进一步产生氧化硅在血管里面堵塞后续的氧和养分的供给，使肿瘤的生长受到极大的抑制。 学科交叉，才能催生出更多对人类健康更有益的贡献我们做技术研究、探索未来世界，应该找一些新的学科交叉方向。比如我们把材料和生命科学、医学相交叉，我们现在有了纳米医学。纳米医学在药物输运等方面起到很好的疗效。 不同学科、多学科的交叉，才能更好地为人类的健康作出贡献 但是我们更加要把纳米技术、化学和医学结合起来，不同学科、多学科的交叉。我们提出了纳米催化医学，用纳米催化的方法来实现肿瘤治疗，不使用有毒的化疗药物，只使用无毒的纳米颗粒，让纳米颗粒进入肿瘤以后，响应肿瘤的微环境或者在外场刺激下实现肿瘤的治疗，从而产生特异性的治疗效果，还不会产生毒副作用。 我们希望将来能够实现低毒副作用的高效的肿瘤治疗，为人类的健康作出贡献。
文字 | 一成；校对 | Lily 视频 | Pencil；版面 | 尹欢欢 |
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