美国科学家研制“纳米蠕虫”连接成蚯蚓形状，可摧毁人体内肿瘤细胞
目前，美国加州大学圣地亚哥分校、圣芭芭拉分校以及麻省理工学院的科学家们研制出一种纳米等级大小的“纳米蠕虫”，它可以在不破坏人体正常免疫防御系统前提下在血流中巡游，就像一个微型抗癌导弹，能够破坏“肿瘤细胞基地”。
这项研究发现发表在本周出版的《高级材料》杂志上，纳米蠕虫不由得让人们想起了1966年的科幻电影《神奇航行》，片中一艘潜艇缩小至显微镜观测等级大小，然后科学家将这个微型潜艇注射到血液中，潜艇摧毁了一位高级官员大脑中的血栓。目前，使用纳米蠕虫医师将最终能够定位和移除常规医学方法中难以探测的小型肿瘤细胞。通过载荷可以消除肿瘤的特殊药物，这种超微纳米工具有朝一日可以有效地向肿瘤送递高浓度对人体有毒的抗癌药物，同时对人体其他器官不会产生负面影响。
领导此项研究的加州大学圣地亚哥分校生物化学家迈克尔 塞勒教授说，“许多纳米微粒被认为是人体的保护机制，它可以在几分钟内在血液中捕捉并移除肿瘤细胞。它们之所以工作效率如此高，是由于其特殊外型和表面的聚合体外层可使纳米蠕虫可以规避人体机理对其的排斥特性。现在这种纳米蠕虫可以在人体内巡航数小时进行搜寻工作。”
该研究小组成员之一的麻省理工学院健康科学技术系生物学医师桑格塔?博哈蒂亚教授说，“当纳米蠕虫表面附加药物时，可提高药物的效力，对肿瘤细胞产生直接的摧毁消灭作用。这种方法还降低了有毒抗癌药物对正常组织所产生的副作用，以及提供对肿瘤和反常淋巴结更好的诊断。”
科学家们认为这种球形氧化铁纳米蠕虫连接在一起，就像一条蚯蚓的片断，可形成30纳米长(正常蚯蚓长度的300万分之一)粘性蠕虫状结构。纳米蠕虫的氧化铁成份可在诊断设备中发亮，尤其便于核磁共振成像(MRI)装置通过发现纳米蠕虫来寻找人体内的肿瘤细胞。塞勒称，纳米蠕虫的氧化铁成份具有超顺磁性特性，在核磁共振成像装置下将非常明亮。每个纳米蠕虫具有8个氧化铁磁性片断，这些磁性片断结合在一起将提供一个更大的观测信号。这样能够更好地观测更微小的肿瘤细胞，有望使医师能够诊断出处于早期发展阶段的癌症病情。
纳米蠕虫的聚合体外层是由右旋糖苷生物高聚物制成，科学家们使用治疗瘤细胞的F3缩氨酸分子涂在蠕虫外表。F3缩氨酸分子是由加州大学圣芭芭拉分校伯纳姆医学研究协会细胞生物学家厄基?劳斯拉蒂教授在实验室研制成功的，这种缩氨酸分子可使纳米蠕虫摧毁瘤细胞宿体。
塞勒说，“由于它的伸长外型，纳米蠕虫可以携带许多F3缩氨酸分子同时作用于瘤细胞表面，纳米蠕虫的联合效应可显著提高纳米摧毁瘤细胞的能力。”
科学家在他们的实验中对患有肿瘤的老鼠血液中注射纳米蠕虫，进一步检验了纳米蠕虫能够集合在肿瘤细胞，他们发现纳米蠕虫能够停留在血液中数小时。在塞勒实验室参加研究的材料科学和工程系研究生吉霍?帕克说，“这是一个重要的特性，纳米蠕虫能够更长时间地停留在血液中，这增大了摧毁打击肿瘤细胞的概率。”
劳斯拉蒂说，“我们目前使用纳米蠕虫构筑新一代智能瘤细胞摧毁纳米设备，我们希望未来这种设备将提高癌症诊断成像，并能够精确治疗癌瘤细胞。”
生物谷推荐原始出处：
Advanced Materials，Volume 20, Issue 9 , Pages 1630 - 1635，Ji-Ho Park, Michael J. Sailor
Magnetic Iron Oxide Nanoworms for Tumor Targeting and Imaging
Ji-Ho Park 1, Geoffrey von Maltzahn 2, Lianglin Zhang 3, Michael P. Schwartz 1, Erkki Ruoslahti 3, Sangeeta N. Bhatia 2, Michael J. Sailor 1 *
1Materials Science and Engineering Program Department of Chemistry and Biochemistry University of California, San Diego 9500 Gilman, La Jolla, CA 92093 (USA)
2Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology Massachusetts Institute of Technology 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139 (USA)
3Burnham Institute for Medical Research at UCSB University of California, Santa Barbara 1105 Life Sciences Technology Bldg., Santa Barbara, CA 93106 (USA)
email: Michael J. Sailor (msailor@ucsd.edu)
*Correspondence to Michael J. Sailor, Materials Science and Engineering Program Department of Chemistry and Biochemistry University of California, San Diego 9500 Gilman, La Jolla, CA 92093 (USA).
This project has been funded in part with Federal funds from the National Cancer Institute of the National Institutes of Health (Contract No. N01-C0-37117 and R01CA124427-01). M.J.S., E.R., and S.N.B. are members of the Moores UCSD Cancer Center and the UCSD NanoTUMOR Center under which this research was conducted and partially supported by NIH Grant U54 CA 119335. J.P. thanks the Korea Science and Engineering Foundation (KOSEF) for a Graduate Study Abroad Scholarship. The authors thank Todd Sponholtz and Dr. Ralph Weissleder for use of the NIR fluorescence-imaging system, and Dr. Edward Monosov for assistance with TEM analysis.
