胶质母细胞瘤被认为是最具侵袭性的脑癌类型。它如此难以治疗的原因之一是癌细胞会扩散到附近的脑组织。这使得完全切除肿瘤变得极其具有挑战性，因为外科医生必须避免损伤健康的脑区。血脑屏障又为药物和放疗有效抵达肿瘤设置了另一个障碍。这些挑战一起解释了为什么五年生存率仅约为7%。 双重功能纳米粒子平台 悉尼科技大学(UTS)、哈佛大学和河南大学的研究人员开发了一种“双重打击”纳米酶平台，旨在使用一套智能纳米粒子系统解决这两个问题。研究成果发表在《科学转化医学》上。 “我们工程设计了一种单一材料，可以依序执行两个任务，”来自UTS电气、机械与生物医学工程学院的纳米医学主任教授石冰洋表示。“它在手术期间是外科医生的精确引导，术后则是针对性的清理治疗。” 该系统的核心是一个极薄的、二维的薄片，表面覆盖着一个个原子，这些原子采用改编自半导体制造的方法逐个放置。这种结构使材料可以在两种角色之间切换。它可以帮助在手术中成像肿瘤，然后在手术后执行光疗。两种功能均通过相同的近红外光激活。 让微小的脑肿瘤团簇可见 “在手术过程中，它作为一种高度敏感的成像剂，”石教授说。“一种工程染料涂覆在薄片上，在肉眼不可见的近红外波长下发光，使外科医生能够看到小至44微米的单个肿瘤细胞团簇，分辨率超出了目前的临床成像工具。连接在材料上的靶向分子还帮助其穿越血脑屏障，并特异性地在胶质瘤细胞中积累。一旦外科医生切除可见的肿瘤，这种材料可以再次在手术腔内使用，并通过相同波长的光重新激活。“在可见肿瘤切除后，相同的材料会被注入手术腔内，并用相同波长的光重新激活进行术后光疗，”他说。“铂原子将肿瘤自身的过氧化氢转化为氧气，抵消通常保护癌细胞免受治疗的低氧环境，而光同时产生热量和反应性分子，摧毁手术无法触及的微小癌细胞。” 针对手术后留下的癌细胞 该治疗旨在解决胶质母细胞瘤中的一个主要问题：即使在可见肿瘤被切除后，微小的癌细胞仍可能留在大脑中。这些存活的细胞可能会导致肿瘤复发。在胶质母细胞瘤的小鼠模型中，纳米粒子方法减少了手术后的肿瘤复发。所有接受治疗的小鼠在60天时仍然存活，而仅接受手术的小鼠的生存期为42天。后续测试还发现，与治疗相关的神经或运动障碍并不可检测。 有希望的结果，但仍处于早期研究阶段 尽管结果令人鼓舞，研究人员强调该技术迄今仅在动物身上进行了测试。“这些结果非常鼓舞人心，但这仍然是早期研究，在小鼠模型中进行，而非在人身上——这一区别是重要的，”石教授说。“它的成像和治疗效果还需要在人体大脑的规模上确认。 “如果在这个过程中这一切继续保持有效，外科医生希望有一天在手术中能够看到更多的肿瘤，并在术后治疗更多残留的部分。这是朝着减少复发的有意义的步骤，而复发仍然是胶质母细胞瘤患者面临的最大挑战之一。”