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我所纳米生物效应实验室研究工作取得重要进展


高能物理研究所纳米生物效应实验室的研究人员最近发现,经过适当化学修饰的一种纳米颗粒具有抑止肿瘤生长的效果,却不直接杀死细胞,而且几乎无毒,能增强肿瘤小鼠的免疫能力。这和传统的抗肿瘤药物有很大的不同,正是肿瘤治疗所追求的效果。目前,临床使用的抗肿瘤药物大多利用高毒性杀死细胞,在杀死肿瘤细胞的同时,对正常细胞损害也很严重。该研究结果正好克服了这些缺点,被认为是提供了实现高效低毒治疗肿瘤梦想的一种可能的新的方案,9月27日已在纳米领域的世界顶尖刊物美国的《纳米通讯》(Nano Letters)网络版上公开发表,即将正式出版。

这项研究历时1年半多。研究人员首先把金属钆原子包在一个约1纳米左右的全封闭碳笼内,然后在碳笼外表进行适当化学修饰制成纳米颗粒,研究它们的生物效应,结果发现这些类似三明治的纳米颗粒对肝癌细胞的生长抑止效果远远好于目前临床上使用的抗肿瘤药物,顺铂和环磷酰胺。在达到相同的肿瘤抑止率(50%)时,顺铂每公斤体重需要4微摩尔,环磷酰胺需要50微摩尔,纳米颗粒仅需0.2微摩尔。

研究人员进一步对肿瘤小鼠的各种生化指标进行监测,病理解剖实验结果发现,纳米颗粒不仅对动物的主要器官没有产生任何损害,而且增强了肿瘤小鼠的免疫能力,有效地阻止了肿瘤细胞的扩散,这种效果正是肿瘤治疗梦寐以求的。在对照实验中,达到相同抑止效率的环磷酰胺,对动物肝肾等主要器官的功能造成了严重损害,降低了肿瘤小鼠的免疫能力,且无法阻止肿瘤细胞向周围正常组织的扩散。这项工作主要由陈春英和邢更妹副研究员与博士生王江雪等人共同完成的。

提出这项研究计划的赵宇亮研究员介绍说,令科学家们感兴趣的是,细胞毒性实验结果表明,这些纳米颗粒不直接杀死肿瘤细胞,它们在肿瘤细胞组织里的分布也很少,只有千分之五。这说明纳米颗粒不是通过直接杀死细胞的方式产生抑止肿瘤的效果。可能存在未知的新的抗肿瘤机制,需要开展深入研究。

纳米生物效应是一个新的学科交叉领域,高能所纳米生物效应实验室是在科学院的大力支持下成立的,一开始就得到了基金委和科技部的支持。高能所从顶层设计开始规划,,把核分析技术和同步辐射技术与化学、纳米技术、医学以及生物技术进行结合,针对健康与环境问题中的一些关键问题进行学科交叉研究。现在,在新的研究方向上已经形成了纳米结构物质制备—纳米颗粒化学修饰—纳米生物效应研究(包括正面和负面效应,从动物实验,细胞实验到分子生物学效应)这样一个完整系统的研究链。在实验室全体人员的辛勤努力下,不到两年时间,除了完成原有的汞和稀土毒理研究等工作以外、已经初步完成了6种不同纳米物质的生物效应(包括毒性)实验研究。

最近取得一系列研究成果相继发表在纳米,化学、和毒理学领域的世界顶尖杂志Nano Letters;J. Am. Chem. Soc.;Clinic Chemistry;J Anal Atom Spectr. ); J. Phys. Chem.;Environment Science & Technology;Toxicology Letters 等一流国际学术刊物。

在应用研究方面,实验室特别注重正面纳米生物效应的医学应用研究,最近已经申请纳米生物效应方面的专利2项。

纳米生物效应是一个新兴的多学科交叉领域,需要多学科如化学、纳米科学、生物、医学、毒理学、物理以及大科学装置如同步辐射装置等技术集成才能完成高水平的研究工作。纳米生物效应实验室目前已经与国内多个一流研究单位,如北京大学,北京大学医学部,北京同步辐射装置,国家纳米中心,中科院化学所,武汉物理数学所,北京大学第三人人民医院等形成了密切的合作研究网络。

(核分析室、科技处 供稿)

 

 

 

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