科學家發現新型無副作用抗癌物質:碳量子點

2020-12-05 大眾網

最近,哈爾濱成程生命與物質研究所的研究人員及北京大學、鄭州大學等高校合作研究者發現無生物毒副作用的抗癌物質,該物質為人造超原子具有量子效 應稱為碳量子點。研究人員開展了該物質對骨肉瘤細胞的體外細胞毒性、其體內 抗腫瘤作用和生物安全性研究。發現碳量子點通過線粒體凋亡信號途徑,誘導體 外細胞凋亡,同時具有很高的生物安全性和生物相容性,是一種極具前景的新型 癌症治療物質。研究成果發表在 BioMed Research International 國際期刊上。

研究人員製備了最小粒度 2 納米的碳量子點(圖 1a),並對該物質在體外和體內對骨肉瘤(143B 細胞系)的作用進行了系統研究,明確了碳量子點對骨肉瘤細胞的影響和凋亡作用(圖 1b)。碳量子點顯著提高骨肉瘤細胞內活性氧水平,降低線粒體膜電位,增強凋亡蛋白表達,通過觸發線粒體凋亡信號通路, 誘導骨肉瘤細胞凋亡。這些研究成果很好的解釋了碳量子點的抗癌機理。

通過小白鼠實驗驗證了碳量子點對骨肉瘤細胞具有明顯的誘導凋亡作用,並通過體重變化、血液學檢查和主要器官組織學分析,驗證碳量子點在小鼠體內的 生物安全性。實驗表明碳量子點具有顯著抑制腫瘤的作用的同時,所有生物安全 性試驗指標均在正常範圍內。

納米材料在癌症治療中越來越受到重視,但在提高治療效果和減少副作用方面仍面臨巨大挑戰。其中,碳納米材料因其獨特的物理化學結構和性質引起人們極大的興趣。碳量子點具有強螢光、寬波長連續激發光、發射光可調的優良電子受體和給體、良好的水溶性、低生物毒性等特點。因此,碳量子點被認為是一種理想的生物醫學材料,在生物醫學和細胞成像領域具有廣闊的應用前景。該研究首次發現碳量子點誘導癌細胞凋亡,為新型納米抗癌藥物研發提供了方向。

目前,採用該物質研製的抗癌製劑口服液命名為生命波,在進一步的動物實驗(圖 2、3)及臨床前期實驗階段顯示了很好的抗癌療效,癌症患者服用後有效率達到 95%,末期癌症患者症狀明顯改善。該製劑 1-2 年內有望成為有效的廣譜抗癌藥物。

(b)

圖 1.(a)碳量子點在膠體溶液中的透射電子顯微鏡圖像及其顆粒尺寸分布。(b)採用

Annexin V-FITC/PI 流式細胞儀分析碳量子點誘導的骨肉瘤細胞凋亡,柱狀顯示細胞凋亡率,結果為三次實驗的平均值±標準差,相比對照組有顯著性差異 (∗p < 0.05; ∗∗p <

0.01 ) 。

圖 2. 對照組及各種碳量子點用量對小鼠植入性胰腺癌腫瘤體積及活性影響

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