等离激子激光器能检测并杀死循环肿瘤细胞，以抑制癌细胞转移
2017-08-27 14:53:04   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

据麦姆斯咨询报道，最新研究发现，一种被称为等离激子激光器（Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation, SPASER）的纳米激光器可以作为超亮、水溶性、生物相容性探针，在血流中发现转移的癌细胞并杀死它们。

研究发现当等离激子激光器被释放到体内时（可通过注射或饮用溶液），它可以作为一种光学探针找出并追踪循环肿瘤细胞（circulating tumor cells, CTCs），粘附它们，并通过将它们分裂来破坏这些细胞，以防止癌症转移。等离激子激光器吸收激光并加热，在细胞中造成冲击波并破坏细胞膜。团队研究成果发表在《自然通讯》（Nature Communications）期刊上。

等离激子激光器，亦即受激放大的表面等离激子辐射，是一种纳米粒子，其尺寸约为20纳米，比人类细胞小数百倍。它的表面附有叶酸，得以实现选择性分子靶向癌细胞。叶酸受体通常在大多数人类癌细胞的表面上都会过表达，在正常细胞中则弱表达。

此次发现由乔治亚州立大学（Georgia State University）、阿肯色大学（the University of Arkansas）医疗科学系，小石城阿肯色大学和俄罗斯科学院（the Russian Academy of Science）西伯利亚分校的研究人员共同完成。

乔治亚州立大学纳米光学中心主任兼物理教授Mark Stockman博士表示：“目前还没有能够可靠检测并破坏循环肿瘤细胞的方法，我们的研究成果或许是第一个。具有生物相容性的等离激子激光器能够追踪并破坏循环肿瘤细胞，并且不会杀死或破坏健康细胞。其它化学方法都有可能会损坏并杀死健康细胞。我们的研究结果能够起到关键作用，为患者提供一种更好的挽救生命的治疗方案。”

转移性癌症的发生通常是因为癌细胞扩散到身体其它部位，通常会转移到骨骼、肝脏、肺部和脑部。很多类型的癌症将这一过程指代为癌症IV期，一旦扩散，就很难控制。根据美国国家卫生研究院国家癌症研究所（National Institute of Health’s National Cancer Institute）的研究，大多数转移性癌症在目前的治疗体系中还无法得到治愈。癌症转移最危险的方式之一就是通过循环肿瘤细胞，研究团队的目标就是使用等离激子激光器来检测并破环这些循环肿瘤细胞。

此项研究所使用的等离激子激光器只有22纳米，为目前记录中最小的纳米激光器件。一纳米等于十亿分之一米。大多数结果都是依靠由二氧化硅壳层包围，并覆盖有荧光染液的黄金纳米粒子获取的，这种纳米粒子广泛应用于追踪和生物医学诊断领域。

研究人员在体外具有高叶酸受体表达和低叶酸受体表达的内皮细胞的人类乳腺癌细胞中，以及实验老鼠细胞体内，测试了等离激子激光器的治疗效果。

他们发现具有等离激子激光器的细胞展现出高图像对比度，位于临界点的不同激光能量会有一个或多个单独“热点”。等离激子激光器的性能通过各种光学和电子显微技术得到证实，也揭示了单个等离激子激光器在细胞膜上的初始积累，以及它们进入细胞质的过程。

该研究还发现了等离激子激光器对人体细胞而言毒性很低。同时，等离激子激光器受到激光辐射会选择性地杀死肿瘤细胞，而不损害人体健康细胞。

基于该研究成果，拥有高对比度成像的等离激子激光器治疗应用将是一个颇具前景的领域。数据表明，集成了光学诊断和光热治疗的等离激子激光器作为治疗和诊断工具具有很大的潜力，仅需要少量激光脉冲就能杀死癌细胞。

此次研究获得了美国国家卫生研究院、美国国家自然科学基金会（the National Science Foundation）、阿肯色大学医疗科学系和美国海军研究办公室（U.S. Office of Naval Research）的资助。

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