醫(yī)學(xué)影像學(xué)院張輝教授課題組在多功能納米微波增敏劑的制備及腫瘤精準(zhǔn)治療研究方面取得重要進(jìn)展
微波消融（microwave ablation，MWA）是指腫瘤組織吸收微波電磁能進(jìn)而轉(zhuǎn)化為熱能，最終誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凝固性壞死的一種局部治療方法，已被廣泛應(yīng)用于良惡性實(shí)體腫瘤的治療。但是，腫瘤MWA仍然面臨熱分布不均勻、缺乏組織特異性以及局部復(fù)發(fā)率高等缺點(diǎn)。隨著納米科學(xué)的快速發(fā)展，多功能納米微波增敏劑為增強(qiáng)MWA療效、降低正常組織的熱損傷及減少腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移提供了新的機(jī)遇。最近，我校醫(yī)學(xué)影像學(xué)院張輝教授課題組聯(lián)合中科院高能物理研究所谷戰(zhàn)軍研究員課題組在多功能納米微波增敏劑的制備及其在腫瘤精準(zhǔn)治療研究方面取得重要進(jìn)展。
該課題組針對現(xiàn)有納米微波增敏劑存在“離子毒性、靜脈給藥靶向性低”的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)合成具有多重花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)的硒化鉍納米材料，該納米花利用機(jī)體自身所含的水分子實(shí)現(xiàn)了良好的微波加熱效果，無需負(fù)載外源性離子液體，因此有效避免了高濃度離子相關(guān)的毒副作用。并且，該研究通過超聲引導(dǎo)套管針植入的方法成功構(gòu)建了兔VX2原位肝腫瘤模型，進(jìn)而結(jié)合臨床可用的經(jīng)動脈灌注介入技術(shù)，將硒化鉍納米花靶向遞送至原位肝腫瘤區(qū)域，由此同步實(shí)現(xiàn)較低功率下原位肝癌的微波增敏和正常組織的微波防護(hù)功能（圖1）。此外，含有高Z元素的硒化鉍納米花還具有X射線/CT成像性能，可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測納米材料的體內(nèi)分布以及評估消融術(shù)后療效?？傊?，該工作制備了一種新的非離子負(fù)載型微波增敏劑并且創(chuàng)新性地將微創(chuàng)介入技術(shù)與多功能納米材料深度融合，為打破高危部位腫瘤MWA的局限性以及改善納米材料可能的全身毒副作用提供新的解決
思路。
圖1 基于硒化鉍納米花的原位肝癌微波消融示意圖。
在上述研究的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步降低單一MWA所致的腫瘤高復(fù)發(fā)率，該課題組通過環(huán)保水熱法合成了具有混合價(jià)態(tài)的六方相NaxWO3納米晶體。一方面，由于獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)和離子插層屬性，所制備的NaxWO3納米晶體在體內(nèi)外微波輻照下表現(xiàn)出良好的熱增敏性能，因而可以直接誘導(dǎo)腫瘤組織發(fā)生熱損傷。另一方面，由于鎢元素具有靈活的氧化還原價(jià)態(tài)，NaxWO3納米晶體不僅可以將內(nèi)源性H2O2分解為高毒性羥基自由基（?OH），而且可以消耗細(xì)胞內(nèi)還原性物質(zhì)谷胱甘肽（GSH）。高水平的?OH和低濃度的GSH進(jìn)而通過活性氧誘導(dǎo)的線粒體功能障礙選擇性地抑制腫瘤細(xì)胞的生長。此外，微波熱效應(yīng)還可以通過提高NaxWO3納米晶體介導(dǎo)的類芬頓反應(yīng)速率進(jìn)一步增強(qiáng)?OH的生成，最終在4T1三陰性小鼠乳腺癌移植瘤模型中實(shí)現(xiàn)了外源性MWA和內(nèi)源性腫瘤微環(huán)境響應(yīng)性化學(xué)動力學(xué)療法的聯(lián)合治療（圖2）。這項(xiàng)工作為開發(fā)高效微波增敏劑開辟了一條新途徑，也為提高基于納米材料的化
學(xué)動力學(xué)治療效果提供了一種新策略。
圖2 基于NaxWO3納米晶體的微波消融和化學(xué)動力學(xué)聯(lián)合抗腫瘤治療的示意圖。
總之，上述工作聚焦于腫瘤微波消融面臨的困境，充分利用納米材料改善腫瘤治療問題的潛力，先后設(shè)計(jì)制備了硒化鉍納米花和六方相NaxWO3納米晶體作為新型納米微波增敏劑，并逐步實(shí)現(xiàn)了從單一精準(zhǔn)微波消融到內(nèi)外源性聯(lián)合抑制局部原發(fā)病灶的抗腫瘤療效。該工作不僅為打破高危部位肝腫瘤微波消融的局限性以及改善納米材料可能的全身毒副作用提供新的解決思路，還深化了具有獨(dú)特形貌的納米材料的微波增敏效應(yīng)研究，為進(jìn)一步增強(qiáng)微波消融的療效提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
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