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新型纳米激光器可以作为超亮探针来检测和杀死转移的癌细胞

  

  

  一项新的研究表明,一种被称为spaser的纳米激光器可以作为一种超亮、水溶性、生物相容性的探针,能够在血液中发现转移的癌细胞,然后杀死这些细胞。

  研究发现,spaser可以用作光学探针,当释放到体内(可能通过注射或饮用溶液)时,它可以找到并追踪循环肿瘤细胞(ctc),粘在它们身上,通过分解它们来破坏这些细胞,以防止癌症转移。激光吸收激光,加热,在细胞内引起冲击波,破坏细胞膜。研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

  spaser是指通过受激辐射放大表面等离子体,它是一种纳米粒子,大小约为20纳米,比人类细胞小数百倍。它的表面附着着叶酸,这使得分子可以选择性地靶向癌细胞。叶酸受体通常在大多数人类癌细胞表面过表达,而在正常细胞中表达较弱。

  这一发现是由乔治亚州立大学、阿肯色大学医学院、阿肯色大学小石城分校和俄罗斯科学院西伯利亚分院的研究人员发现的。

  佐治亚州立大学纳米光学中心主任、物理学教授马克·斯托克曼博士说:“没有其他方法可以可靠地探测和摧毁ctc。”“这是第一次。这种具有生物相容性的spaser可以追踪这些细胞并在不杀死或损害健康细胞的情况下摧毁它们。任何其他化学物质都会损害并可能杀死健康细胞。我们的发现可能在为癌症患者提供更好的、挽救生命的治疗选择方面发挥关键作用。”

  转移性癌症发生时,癌症扩散到身体的远处部位,通常是骨骼、肝脏、肺部和大脑,这一过程被称为转移。许多类型的癌症将其称为第四阶段癌症。据美国国立卫生研究院(National Institute of Health)下属的国家癌症研究所(National cancer Institute)称,癌症一旦扩散,就很难控制,而且大多数转移性癌症无法用目前的治疗方法治愈。最危险的转移方式之一是通过ctc发生,本研究旨在使用spasers检测和摧毁ctc。

  在这项研究中使用的spassers只有22纳米,创造了最小的纳米激光器的记录。一纳米是一米的十亿分之一。大多数结果是用金球形纳米粒子获得的,纳米粒子被硅壳包围,并被铀染料覆盖,铀染料广泛用于追踪和生物医学诊断。

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  研究人员在体外研究了spaser在叶酸受体高表达的人乳腺癌细胞和叶酸受体低表达的内皮细胞以及小鼠细胞中的能力。

  他们发现,在超过间隔阈值的不同激光能量下,带有间隔器的细胞与一个或多个单独的“热点”表现出很高的图像对比度。通过几种光学和电子显微镜技术证实了spasers的存在,这些技术揭示了单个spasers在细胞膜上的初始积累,然后进入细胞质。

  研究还发现,spasers对人体细胞的毒性很低。同时,激光照射下的spasers选择性地杀死肿瘤细胞而不损害健康细胞。

  基于研究结果,基于高对比度成像的spaser治疗应用是一个有前途的领域。这些数据表明,spasers作为治疗和诊断试剂具有很高的潜力,它将光学诊断和基于光热的细胞杀伤结合起来,只需使用少量激光脉冲就能杀死癌细胞。

  来源:http://news.gsu.edu/2017/08/21/spaser-can-kill-circulating-tumor-cells/

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