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材料委天津院纳米生物医用材料领域五大动态

 前沿材料 2020-09-17

纳米技术是21世纪最具发展潜力的科技之一。在生物工程领域,纳米技术解决了传统医学无法解决的问题。在精确医疗领域,药物纳米控制系统有着不可替代的优越性。

2016年科研人员在纳米医疗领域取得了一系列的成果。

德克萨斯大学使用纳米粒子和微波疗法治疗癌症

2016年10月11日,美国德克萨斯大学阿灵顿分校官网公布消息称,该校研发人员开发了一种利用纳米粒子和微波协作进行深部肿瘤靶向治疗的方法。

利用微波激活光敏性纳米粒子,可以最终杀死实体肿瘤细胞。这种光动力学疗法的原理是让纳米粒子进入肿瘤组织,在光波下产生有毒的单线态氧进而杀死肿瘤细胞。单线态氧是一种具有高度反应活性的氧气,可以以不可逆的方式摧毁细胞线粒体,最终杀死细胞。而微波可以透过所有类型的组织直指深部癌细胞。

研究人员表示,到目前为止光动力学治疗,也就是依靠可见光,紫外线或者近红外线的疗法,对于治疗皮肤癌或者接近皮肤的浅层癌症是有效的,而此项研究将微波同光动力疗法结合起来,已经证明可以快速有效地减小肿瘤大小。

华盛顿大学开发新型纳米载体,可靶向传递化疗药物

2016年11月29日,美国华盛顿大学宣布使用一种微小的混合型“纳米载体”系统可以将化疗药物“包装”起来,注射到病人体内,之后在癌症病灶处“拆包”释放出化疗药物,同时其中微小的荧光粒子或磁性粒子可进行肿瘤成像检测。

癌症治疗中的一个大难题就是肿瘤细胞与人体组织或器官中的正常细胞生长在一起,使得医生很难在杀死肿瘤细胞的同时不伤害健康细胞。很多时候医生只能选择损伤、毒害乃至切除健康组织或者器官以防止癌症的扩散。华盛顿大学的此项研究可以解决这一难题。

研发人员对纳米载体进行了特殊设计,使之可以同时完成自身的组装与药物的装载。这种“组装负载同步”技术让研究团队可以将多种化学组分包含进纳米载体的结构中,这不但使得负载的药物更加稳定,并且更容易对肿瘤进行临床成像检测。

▲a图为“组装负载同步”技术的合成路线示意图,b、c、d图为此合成路线中各步骤的透射电镜照片

密苏里大学利用纳米技术研发“绿色”疗法可治疗肝癌

2016年11月29日,美国密苏里大学官网公布消息称,他们利用纳米技术开发了一种新型微创疗法可以靶向消灭小鼠肝脏以及离体人类细胞中的癌症前期细胞。

根据美国癌症协会的统计,每年全世界会新增700000例肝癌诊断病例。目前,唯一的治疗手段就是手术切除肝脏的癌变部分或者进行整个器官的移植。然而密苏里大学的此项研究或可改变这一局面。

该疗法使用的是包覆了保护性稳定剂阿拉伯胶的金纳米粒。纳米粒子通过静脉注射引入到小鼠的肝脏中,并使用一种叫做光热治疗的方法,施加激光进行加热。癌细胞对低水平热(lower levels of heat)比正常细胞敏感得多,一旦金纳米粒粘附在癌细胞上,就可以对其进行加热以杀死癌细胞同时不影响健康组织。

▲Kattesh Katti教授

中佛罗里达大学利用纳米粒子增加自然杀伤细胞数量

2016年12月14日,美国中佛罗里达大学宣布该校研究人员制造了一种纳米粒子,可以在实验室中让自然杀伤细胞增加10000倍。

自然杀伤(Natural Killer,NK)细胞是一种机体重要的免疫细胞,与抗肿瘤、抗病毒感染和免疫调节有关,可以在癌细胞和病毒对人体造成巨大影响之前对其予以消灭。该技术已经产生了一项许可协议(licensing agreement),这有望加快此项技术的临床试验进程。佛罗里达州的创业公司Cyto-Sen治疗公司已经获得此项技术的授权并计划于2017年底开始临床试验。

中佛罗里达大学的这项技术使用纳米粒子为NK细胞提供增殖“信号”,并对其进行“武装”使其与癌症战斗。

密歇根大学使用纳米盘向免疫系统传递定制型疫苗

2016年12月27日,美国密歇根大学宣布他们使用纳米盘(nanodiscs)传递定制型疫苗用以治疗结肠癌和黑色素瘤的疗法,在小鼠实验中已经取得初步成果。

这种癌症治疗疫苗是负载了肿瘤新生抗原的纳米盘。通过在人体中形成识别这些特定新生抗原的T细胞,该项技术可以定位癌变部位并消灭癌细胞,阻止肿瘤生长。这种纳米盘技术已经在小鼠身上进行了针对结肠癌和黑色素瘤的测试。经过接种疫苗,小鼠血液中27%的T细胞可以靶向对抗肿瘤细胞。当该项技术与免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors,这是一项现有的增强T细胞攻击响应的技术)相结合之后,可以在10天的治疗期内,将大部分小鼠的肿瘤消灭。等待70天以后,研究人员将同样的肿瘤细胞注射到同一批小鼠体内,肿瘤细胞受到免疫系统的排斥而无法生长。参与此项研究的密歇根大学博士生Rui Kuai认为使用该技术后,免疫系统可以对癌细胞进行“记忆”并对其保持长期免疫。 

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