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摘要：金納米顆粒因其獨特的光學及光熱特性、低毒性及易修飾的特點，在生物及醫學領域有廣闊的研究及應用前景，目前金納米顆粒相關文獻報道已多達萬篇，金納米顆粒在醫學成像及腫瘤治療方面成為研究熱點。本文就金納米顆粒的物理特性、放射增敏機制、影響因素及研究進展進行綜述。

關鍵詞：金納米顆粒；腫瘤；放射治療；增敏

金納米顆粒是指尺寸為納米級，直徑在1~100nm間以穩定形式存在于膠溶液中的顆粒。放射增敏劑是增加靶向病灶放射敏感性的物質。金納米顆粒在χ射線的照射下增強局部光電吸收效應，加速DNA的裂解及細胞周期、細胞內環境發生改變，因此成為目前腫瘤放射治療的新型增敏劑。

1金納米顆粒的物理特性

金納米顆粒具有獨特的光學及光熱效應，光學特性主要表現在表面等離子共振效應，通常在入射光頻率與其表面的自由電子振動頻率同步時產生[1]。表面等離子共振會在一定程度上提高金納米顆粒的光吸收與散射效應，以增加腫瘤組織的吸收劑量。其光熱效應主要通過吸收熱量以改變局部的溫度。金納米顆粒可根據應用的需要，制作不同大小及形態的金顆粒，目前以金納米球、金納米棒較常見，不同形狀的金納米顆粒的功能特性存在些許差異，但都具有光熱轉換特性。

2金納米顆粒的放射增敏機制

2.1物理學機制

金納米顆粒中的金為高原子序數金屬，其電子密度高，射線輻射到金納米顆粒表面時增加組織與射線的反應截面，出現康普頓散射或光電效應，繼而出現大量的次級電子與俄歇電子，增加腫瘤組織的光電吸收，損傷癌細胞脫氧核糖核酸的裂解，加速腫瘤細胞死亡。

2.2生物學機制

有相關研究用法硫代葡萄糖修飾的金納米顆粒聯合χ射線處理人類卵巢癌SK-OV-3細胞，檢測樣品中的活性氧等物質以及細胞的凋亡情況，發現低濃度的金納米顆粒于6MV的χ射線下在細胞中可出現高濃度的活性氧，導致高氧分壓，加快細胞的凋亡[2]。輻射誘導細胞凋亡的主要機制是自由基所介導的脫氧核糖核酸損傷，金納米顆粒進一步增加了損傷程度，因此誘導細胞死亡。經修飾的金納米顆粒還會激活周期蛋白依賴性蛋白激酶的活性，以此誘發細胞周期的加速轉變，使金納米顆粒積聚靶向病灶以增加放射效果。腫瘤細胞對溫度較敏感，金納米顆粒因其獨特的光熱效應，在射線的照射下增加腫瘤細胞的局部溫度而達到殺死細胞的作用。金納米顆粒能通過巰基與不同物質偶聯，目前較常見的有聚乙二醇及葡萄糖，通過不同物質的修飾的金納米顆粒以增加腫瘤細胞靶向吸收，而達到放射增敏的作用。

3金納米顆粒放射增敏的影響因素

金納米顆粒放射增敏的影響因素有很多，主要包括細胞種類、射線種類、射線劑量、粒徑大小、細胞內顆粒數量、顆粒濃度、表面功能化修飾、聯合應用抗癌藥物等[3]。金納米顆粒并非對所有細胞都具有放射增敏作用，如葡萄糖修飾的金納米顆粒對前列腺癌細胞有增敏作用，對二倍體成纖維細胞卻無增敏作用。金納米顆粒對KV級、MV級的χ射線、電子線、質子射線都有放射增敏作用，對10keVμm-1質子射線卻無增敏作用。金納米顆粒的部分特性取決于其粒徑的大小，如粒徑較小的金納米顆粒可快速經腎過濾，粒徑較小的金納米顆粒則難以被過濾掉；再如，粒徑較大的金納米顆粒，毒性也較大。相關研究報道指出，金納米顆粒的濃度對其放射增敏作用具有較大的影響，濃度越大，對病灶的放射增敏作用則越強，降低病灶細胞的生長速度。通過金納米顆粒表面修飾靶向病灶細胞高表達受體的抗體或激素或物質，可使金納米顆粒聚集在在病灶細胞或組織內，并能高濃度作用于病灶。聯合應用抗癌藥物可明顯提高金納米顆粒的放療療效。

4金納米顆粒在放射增敏研究中的進展

首次研究發現金納米顆粒具有放射增敏效果的是：在對數期生長的腫瘤細胞培養皿加入金納米顆粒膠體液及向腫瘤組織注射金納米顆粒，均通過射線照射后得以體現。金納米顆粒最初的研究藥物是CYT-6091，其組成包括27nm的金納米顆粒修飾了聚乙二醇及重組人腫瘤壞死因子，I期臨床試驗發現，該藥物可有效到達靶向病灶組織，放射增敏效果顯著。隨著對金納米顆粒研究的不斷深入，對不同細胞進行了對比研究，其中乳腺癌MC-7細胞對放射敏感性最強，肺癌H460細胞對放射敏感性較差。對金納米顆粒大小對腫瘤放射曾敏效果也進行了相關研究，但目前未找到最合適粒徑的金納米顆粒。不同的修飾物對金納米顆粒的影響也有明顯差異。大量的相關研究也有報道：金納米顆粒對χ射線有放射增敏效果，隨著金納米顆粒研究的不斷深入，目前已有的較多研究者通過體外細胞實驗及動物實驗研究驗證金納米顆粒的放射增敏效果，但其臨床應用有待進一步研究及明確。

5總結

放射治療仍是目前治療腫瘤的重要方法之一，因此尋找提高腫瘤放射治療的增敏劑顯得尤為重要。金納米顆粒因金的高原子序數及獨特的光學及光熱效應，能增加靶向組織的吸收，提高放射增敏效果，增強放療療效，為一種新型的放射增敏劑。盡管其臨床應用尚未開展，但未來隨著研究的深入，其放射增敏效果會得到進一步優化。

參考文獻

[1]聶芳芳,張春富,付杰.金納米顆粒在腫瘤放射增敏中的研究進展[J].中華放射腫瘤學雜志,2016,25(8):907-910.

[3]沈蕾,高斌,賀克武.金納米顆粒在腫瘤放射增敏治療中的應用:如何最大效應利用金納米棒?[J].中國組織工程研究,2014,18(39):6369-6374.

作者：李超 單位：南華大學附屬第二臨床學院