南大團隊展望光催化腫瘤治療前景—新聞—科學網

2020-11-22 科學網

 

11月6日，中科院院士、南京大學現代工程與應用科學學院教授鄒志剛團隊在《化學趨勢》上發表綜述文章，著重介紹了腫瘤治療中光催化材料在近紅外光、紫外可見光和X射線波段的作用機理和研究進展，討論了當前的局限性，並展望了其發展趨勢。

傳統的癌症治療方法（如放療和化療）在低劑量下無法達到預期的療效，高劑量下則對健康組織造成很大的損害。相比之下，光催化治療是一種相對溫和的方法，可以將光照射到特定的病灶區域，對健康組織的損害很小。光催化治療也更容易針對病人的特定需求進行設計，從而符合精準醫療的要求。基於光催化材料的治療方法近年來已成為腫瘤治療研究的新趨勢，一些光敏藥物已開始應用於臨床治療。光催化治療以腫瘤微環境為目標，輸入光子能量，進而發生光催化反應，破壞腫瘤區域氧化還原平衡，如同阿波羅之箭射向腫瘤的阿喀琉斯之踵，給腫瘤細胞以致命一擊。光催化治療有望成為未來能夠真正治癒癌症的治療方法之一。

然而，光催化治療目前仍面臨著難題與挑戰。傳統光催化反應使用的紫外—可見光在人體組織中的穿透深度僅有幾毫米，難以到達深層組織，受紫外—可見光激發的傳統光催化劑只適合用於治療淺表層腫瘤。近紅外光的穿透深度較紫外—可見光更大，但近紅外光激發的光動力療法通常需要消耗氧氣來產生具有細胞毒性的單線態氧，這一過程會加重腫瘤組織的乏氧狀況，從而限制光動力療法的療效。X射線穿透能力強，是治療深層腫瘤的理想光源，但放療易對腫瘤周圍健康組織造成損傷，具有較大副作用。雙光子激發、上轉換過程等新型物理機制，和基於高原子序數材料或閃爍體的X射線催化方案，為解決上述難題提供了可行的答案。

當前，用於腫瘤治療研究的眾多光催化材料仍需要進行大量的研究，才能最終投入臨床使用。在不久的將來，如下問題或許能得到解決：紫外—可見光最常用來觸發光催化反應，但是其應用受到低穿透深度的限制，如何控制紫外—可見光來觸發光催化反應治療癌症，突破穿透深度的限制？能否突破常規的活性氧機制，以避免腫瘤區域乏氧環境進一步惡化，其他光催化機制是否可能用於腫瘤治療？在生物體內具有一定還原性的環境中是否能夠產生足量活性氧，並用於攻擊腫瘤細胞中的DNA分子？如何準確地解釋體內光催化治療的過程，能否藉助原位表徵手段直觀地「看到」光催化材料在生物體內發生的作用？如何控制光催化材料的毒性和由代謝或免疫造成的藥物消耗？……

該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金重大研究計劃、國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、武漢市光電子國家實驗室開放基金等項目的支持。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.trechm.2020.10.002

 

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