Advanced Science:催化内放射策略用于肿瘤高效治疗

作为临床放疗的重要组成部分,将放射性核素植入瘤内进行内放射治疗,已被广泛用于恶性肿瘤的临床治疗。临床观点认为,对于胰腺癌、前列腺癌等位置深、毗邻重要组织的肿瘤,常规外放疗难以避开肿瘤周围重要的器官或组织;而植入式内放射治疗技术,可以将大部分剂量沉积于肿瘤区,对肿瘤周围的正常组织影响较小,因而显示出独特的优势。临床常用的放射性核素碘125(125I),发射的keV级γ射线和内转换俄歇电子能量较低,穿透性弱,剂量主要沉积在肿瘤区,而对正常组织的损伤较小;然而遗憾的是,125I的放疗剂量率较低,导致肿瘤内放疗区的水分子被辐射分解为羟基自由基(·OH)的产率极低,严重限制了其内放疗效果。

针对上述瓶颈问题,海军军医大学附属长海医院左长京和中科院上海硅酸盐研究所步文博联合团队,提出了一种新型的“催化内放射治疗”策略,利用二氧化钛纳米催化材料负载125I(125I-TiO2),探索其对125I内放射治疗效果的增强作用。125I产生的低能量俄歇电子,可以被TiO2表面的Ti4+捕获,产生Ti3+活性中心;Ti3+通过降低材料表面吸附水的氢氧键键能,起到活化吸附水的功能;活化的水分子在125I发射的γ射线的辐照下,被分解为·OH的产率显著提高;最后,·OH高效诱发癌细胞的凋亡和有丝分裂死亡,实现了增强内放疗疗效的目的。该研究策略利用125I发射的俄歇电子,通过在纳米催化材料表面构建活性位点,显著增强了125I的γ射线对水分子的辐射分解效率,不仅拓展了放射性核素在肿瘤治疗中的应用范畴,也为纳米医学领域的相关研究提供了借鉴性思路。相关研究成果已发表于Advanced Science(DOI: 10.1002/advs.201903585)。