中科院上海硅酸鹽所提出「納米催化醫學」，可低毒高效殺腫瘤

4月10日，澎湃新聞（www.thepaper.cn）從中國科學院上海硅酸鹽研究所獲悉，該所施劍林研究員和陳雨研究員，近日發表論文，在國際上率先提出「納米催化醫學」（Nanocatalytic Medicine, NCM）的新概念，有望為個性化生物醫學提供一種全新且低毒有效的癌症診療解決方案。

常規的腫瘤化療採用高細胞毒性的化療藥物，在殺死癌細胞的同時，正常細胞「自損八百」。

基於納米催化劑的連鎖催化反應用於腫瘤治療的示意圖

如果能用無毒/低毒的納米顆粒，選擇性地催化/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，就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和成像，以達到防治癌症目的。這有別於傳統的臨床癌症診療模式，被稱為「納米催化醫學」。基於在該領域的長期積累和突破性研究成果，施劍林研究員和陳雨研究員研究團隊在國際上首次提出這一新概念，並對其本質和應用作了定義和討論。

此前，研究團隊採用改進的自蔓延燃燒方法，成功製備出單分散的、直徑約一百納米左右的硅化鎂(Mg2Si)納米顆粒，實現了響應腫瘤的特異性微環境，大量消耗腫瘤內的氧分子，同時阻塞其中的血管系統，阻止外部氧分子和養分的供給，達到腫瘤特異性的局部飢餓治療的效果。

這種納米粒子在正常組織的中性環境下穩定，無毒無害；而在腫瘤的弱酸性環境下，可以與質子反應生成硅烷（SiH4）。這種硅烷分子極易與氧分子反應，從而大量而快速消耗氧組分；在此同時，產生的SiO2中間產物，原位堵塞血管，防止外部的氧分子和養分通過腫瘤血管系統的供給，從而抑制腫瘤生長，達到腫瘤治療效果。最後，這些氧化硅顆粒還可以在一定時間後徹底降解，因此不存在毒副作用。該論文發表在《自然·納米技術》上（Nature Nanotechnology, 2017, 12, 378）。

論文首頁和概括性示意圖：腫瘤微環境和外場觸發的納米粒子原位催化化學反應用於腫瘤特異性治療

研究團隊還合成了一種枝狀介孔二氧化硅納米粒子作為藥物輸運系統載體，運送超小四氧化三鐵納米粒子和葡萄糖氧化酶，作為腫瘤藥物。

腫瘤細胞內有旺盛地葡萄糖酵解反應和微酸性的代謝環境，正常細胞中卻沒有這樣的環境。納米藥物中的葡萄糖氧化酶可在腫瘤細胞的酸性條件下，通過不斷反應，產生高毒性的羥基自由基，誘導腫瘤細胞的凋亡，而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具有較好的腫瘤殺傷和抑制能力，並具有良好的體內生物安全性。該論文發表在《自然·通訊》上 (Nature Communications, 2017, 8, 357）。

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