新的突破性療法用光安全地殺死癌細(xì)胞

癌癥治療已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但當(dāng)今的許多療法仍然需要高昂的成本：不僅是經(jīng)濟(jì)上的，還有身體和情感上的費(fèi)用?；熀头暖熑匀皇侵匾墓ぞ?，但它們經(jīng)常與癌細(xì)胞一起損害健康細(xì)胞，使患者疲憊不堪，容易受到長(zhǎng)期副作用的影響。

在世界各地，研究人員都在尋找治療既有效又溫和，能夠精確地靶向腫瘤，同時(shí)保護(hù)身體的其他部位。

現(xiàn)在，美國(guó)研究人員推出了一種有前途的新基于光的治療這可能會(huì)改變癌癥的治療方式。他們的發(fā)現(xiàn)將近紅外 LED 光與納米氧化錫薄片（稱(chēng)為SnOx 納米薄片，殺死癌細(xì)胞同時(shí)讓健康的人不受傷害。

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這標(biāo)志著在光熱療法，一種利用光加熱和破壞腫瘤的技術(shù)。

在這種情況下，該過(guò)程依賴(lài)于廉價(jià)、易于使用的 LED 系統(tǒng)，而不是專(zhuān)門(mén)的激光器。這種方法減少了對(duì)周?chē)M織的損傷，有朝一日可以提供一種更安全、侵入性更小的替代方案化療或放療.

創(chuàng)新的核心是一個(gè)簡(jiǎn)單的概念：利用光產(chǎn)生局部熱量，瞄準(zhǔn)并殺死癌細(xì)胞。該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了 SnOx 納米薄片，以有效吸收近紅外光，這種波長(zhǎng)可以安全地穿透生物組織。

當(dāng)被照亮?xí)r，這些納米薄片就像微小的加熱器一樣，產(chǎn)生足夠的熱量來(lái)破壞癌細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。健康組織基本上不受影響，因?yàn)樗鼈儗?duì)熱不太敏感，而且納米片可以專(zhuān)門(mén)針對(duì)惡性細(xì)胞。

這有針對(duì)性的加熱過(guò)程，稱(chēng)為光熱療法，依賴(lài)于物理機(jī)制而不是化學(xué)機(jī)制。這意味著它可以避免化療中常見(jiàn)的許多全身副作用。

傳統(tǒng)的光熱系統(tǒng)使用激光，因?yàn)樗鼈兛梢跃_地聚焦組織深處的光。然而，同樣的強(qiáng)度也會(huì)損害健康細(xì)胞，需要昂貴的設(shè)備，并限制在高度專(zhuān)業(yè)化的設(shè)施中使用。

在這項(xiàng)研究中，研究人員用發(fā)光二極管 （LED） 取代了激光，發(fā)光二極管 （LED） 發(fā)出更溫和、更寬的光譜。LED 產(chǎn)生更均勻的加熱，并且燃燒或傷害健康組織的可能性要小得多。它們還價(jià)格低廉且便于攜帶，非常適合臨床甚至家庭使用。

在實(shí)驗(yàn)室研究，LED 燈與 SnOx 納米片相結(jié)合，在 30 分鐘內(nèi)破壞了高達(dá) 92% 的皮膚癌細(xì)胞和 50% 的結(jié)直腸癌細(xì)胞。健康的人體皮膚細(xì)胞不受影響。

這種選擇性水平使得該技術(shù)對(duì)于黑色素瘤和基底細(xì)胞癌等癌癥特別有希望，這些癌癥可以通過(guò)光照直接治療。這種精度在光熱技術(shù)中很少見(jiàn)，因?yàn)楣鉄峒夹g(shù)通常有傷害周?chē)M織的風(fēng)險(xiǎn)。

基礎(chǔ)科學(xué)同樣重要。氧化錫是一種穩(wěn)定、生物相容性的材料，已用于電子產(chǎn)品。

通過(guò)將二硫化錫 （SnS?） 轉(zhuǎn)化為含氧氧化錫納米片，研究人員創(chuàng)造了更有效地吸收近紅外光的結(jié)構(gòu)。

這種轉(zhuǎn)變提高了光熱性能，并允許使用水基、無(wú)毒的合成方法制造納米薄片。該工藝避免了有害溶劑和昂貴的制造步驟，使其具有可擴(kuò)展性、可持續(xù)性并適合醫(yī)療應(yīng)用。

該團(tuán)隊(duì)設(shè)想了緊湊型 LED 設(shè)備，可以在手術(shù)切除腫瘤后直接應(yīng)用于皮膚，以破壞任何剩余的惡性細(xì)胞并降低復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

例如，在切除黑色素瘤或基底細(xì)胞癌后，貼片狀 LED 設(shè)備可以提供聚焦光以激活手術(shù)部位的納米薄片。這種便攜式、家庭治療可以使術(shù)后癌癥護(hù)理更安全、更方便和依賴(lài)性較低在醫(yī)院就診時(shí)。

這項(xiàng)創(chuàng)新還為聯(lián)合療法打開(kāi)了大門(mén)。光熱治療可以使癌細(xì)胞更容易受到其他形式的治療，例如免疫療法或靶向藥物.

光產(chǎn)生的熱量會(huì)削弱腫瘤細(xì)胞，使其膜更具滲透性，并引發(fā)免疫反應(yīng)，幫助身體識(shí)別和消滅癌癥。將基于 LED 的光熱療法與其他方法相結(jié)合可以使治療計(jì)劃更加精確、有效且毒性更小。

盡管仍處于早期階段，但研究人員正在完善技術(shù)并探索新的應(yīng)用。他們正在研究不同的波長(zhǎng)和暴露時(shí)間如何影響結(jié)果，并研究其他類(lèi)似于氧化錫的材料是否可以到達(dá)更深的組織，例如受乳腺癌或結(jié)直腸癌影響的組織。

另一個(gè)發(fā)展領(lǐng)域是植入式納米片系統(tǒng)：微型生物相容性設(shè)備，可以在體內(nèi)提供持續(xù)的光熱控制。

可訪問(wèn)性的潛力是這項(xiàng)工作最令人興奮的方面之一。由于基于 LED 的設(shè)備制造成本低且作簡(jiǎn)單，因此它們可用于獲得癌癥護(hù)理的機(jī)會(huì)有限的資源匱乏地區(qū)。

這可以使民主化通過(guò)將其擴(kuò)展到主要醫(yī)院之外來(lái)推進(jìn)治療。對(duì)于早期發(fā)現(xiàn)的淺表癌癥，LED 療法甚至可以納入門(mén)診或整容手術(shù)中，從而縮短恢復(fù)時(shí)間并提高生活質(zhì)量。

安全是另一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。

化療會(huì)損害全身快速分裂的健康細(xì)胞，放療會(huì)損害正常組織并導(dǎo)致疲勞或疤痕。相比之下，光熱療法將其效果限制在照明部位。它不會(huì)產(chǎn)生全身毒性，不會(huì)累積器官損傷，并且不適感最小。

這個(gè)高精度莖來(lái)自納米片的光學(xué)靶向和生物選擇性，由于癌細(xì)胞的新陳代謝改變和對(duì)熱應(yīng)激的敏感性更高，因此納米片優(yōu)先加熱癌細(xì)胞。

下一步是將這些實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床前，并最終轉(zhuǎn)化為人體試驗(yàn)。雖然還有很多工作要做，但 LED 驅(qū)動(dòng)的光熱療法可能代表我們治療癌癥方式的轉(zhuǎn)變，使治療更加精確、負(fù)擔(dān)得起和人道。

光是自然界最簡(jiǎn)單的能量之一，可以成為一種強(qiáng)大的醫(yī)療工具選擇性破壞腫瘤在不傷害健康組織的情況下。隨著 SnOx 納米片等創(chuàng)新，無(wú)創(chuàng)、局部、患者友好的癌癥治療愿景正在穩(wěn)步接近現(xiàn)實(shí)。

賈斯汀·斯特賓，生物醫(yī)學(xué)科學(xué)教授，安格利亞魯斯金大學(xué)

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