新兴纳米技术和先进纳米材料助力肿瘤放射治疗

癌症的存在威胁着人类的健康并且大大降低了患者的生活质量。在临床中,放疗作为癌症三大治疗手段之一,是用一种或多种电离辐射照射肿瘤,以抑制和杀灭癌细胞的一种治疗方法。放射治疗分为外部放射治疗和内部放射性同位素治疗。放疗可单独使用,也可与手术、化疗等配合。目前,大约有70的癌症患者在治疗癌症的过程中需要用到放射治疗,并且约有40%的癌症可以用放疗根治。放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位正日益突出甚至已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。然而,放射治疗时通常需要高剂量的电离辐射,导致与肿瘤相邻的正常组织的严重损伤,并产生诸多的毒副作用,如并发性炎症,组织纤维化甚至放射性截瘫等等。同时,放射治疗的效果也受到不同放射机制的影响。随着纳米技术的发展和进步,人们对使用纳米医学策略来增强肿瘤的放射治疗产生了很大的兴趣。

最近,苏州大学刘庄课题组在Advanced Materials上发表了最新综述:Emerging Nanotechnology and Advanced Materials for Cancer Radiation Therapy。总结了纳米医学在肿瘤放射治疗中的诸多应用。(1)在癌症放射治疗中,高原子序数的纳米材料能够对电离辐射产生散射和吸收,不仅能将电离辐射的能量集中在肿瘤部位,显示出辐射剂量的增强效应,而且还能产生更具杀伤性能的二次带电粒子,从而最大化射线对病灶的损伤。迄今为止,已有多种纳米颗粒被用作放射增敏剂来增强放射治疗,如贵金属纳米颗粒。(2)在将同位素用于放射治疗的内部放射治疗时,使用纳米颗粒平台将放射性同位素选择性递送到肿瘤组织中可以提高放射性同位素的生物利用度,降低放射性同位素在正常组织中的非特异性广泛分布,最小化其对正常组织的毒性,降低产生副作用的风险。(3)放射治疗和化疗已经成为许多实体瘤标准治疗的重要组成部分,并且在提高癌症患者的存活和肿瘤病灶控制方面取得了成功。化疗药物的全身给药不仅可以提高RT对原发肿瘤的局部疗效,而且可能有助于抑制远处转移性肿瘤的生长。人们已经开发许多类型的纳米级递送系统用于联合放化疗,这些纳米载体通过肿瘤靶向策略设计以及精确控制的药物递送系统将药物在肿瘤内释放,进一步提高治疗效果,并减小治疗期间的副作用。(4)通过磁热或光热治疗,局部升高肿瘤温度,协同增强放射治疗。最近,人们已经开发了大量纳米颗粒,可用于组合的热放射治疗。许多纳米颗粒在磁场或激光的作用下,可以产生肿瘤局部高温,协同增强放射诱导的癌症损伤。(5)肿瘤微环境与正常组织相比是偏酸、缺氧的,这些特点导致了肿瘤组织更加放疗耐受。针对肿瘤微环境引发的放疗耐受,人们已经开发了一些新兴的纳米技术和策略来调节肿瘤微环境,实现增强放射治疗的疗效。此外,纳米治疗平台除了具有治疗功能之外,还能在对肿瘤进行成像,实时监测肿瘤的放疗疗效。因此,纳米材料和纳米技术为解决肿瘤放射治疗过程中存在的问题,提供一种可能的途径。相关工作发表在Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201700996)上。