最近,哈尔滨成程生命与物质研究所的研究人员及北京大学、郑州大学等高校合作研究者发现无生物毒副作用的抗癌物质,该物质为人造超原子具有量子效 应称为碳量子点。研究人员开展了该物质对骨肉瘤细胞的体外细胞毒性、其体内 抗肿瘤作用和生物安全性研究。发现碳量子点通过线粒体凋亡信号途径,诱导体 外细胞凋亡,同时具有很高的生物安全性和生物相容性,是一种极具前景的新型 癌症治疗物质。研究成果发表在 BioMed Research International 国际期刊上。

研究人员制备了最小粒度 2 纳米的碳量子点(图 1a),并对该物质在体外和体内对骨肉瘤(143B 细胞系)的作用进行了系统研究,明确了碳量子点对骨肉瘤细胞的影响和凋亡作用(图 1b)。碳量子点显著提高骨肉瘤细胞内活性氧水平,降低线粒体膜电位,增强凋亡蛋白表达,通过触发线粒体凋亡信号通路, 诱导骨肉瘤细胞凋亡。这些研究成果很好的解释了碳量子点的抗癌机理。

通过小白鼠实验验证了碳量子点对骨肉瘤细胞具有明显的诱导凋亡作用,并通过体重变化、血液学检查和主要器官组织学分析,验证碳量子点在小鼠体内的 生物安全性。实验表明碳量子点具有显著抑制肿瘤的作用的同时,所有生物安全 性试验指标均在正常范围内。

纳米材料在癌症治疗中越来越受到重视,但在提高治疗效果和减少副作用方面仍面临巨大挑战。其中,碳纳米材料因其独特的物理化学结构和性质引起人们极大的兴趣。碳量子点具有强荧光、宽波长连续激发光、发射光可调的优良电子受体和给体、良好的水溶性、低生物毒性等特点。因此,碳量子点被认为是一种理想的生物医学材料,在生物医学和细胞成像领域具有广阔的应用前景。该研究首次发现碳量子点诱导癌细胞凋亡,为新型纳米抗癌药物研发提供了方向。

目前,采用该物质研制的抗癌制剂口服液命名为生命波,在进一步的动物实验(图 2、3)及临床前期实验阶段显示了很好的抗癌疗效,癌症患者服用后有效率达到 95%,末期癌症患者症状明显改善。该制剂 1-2 年内有望成为有效的广谱抗癌药物。

(b)

图 1.(a)碳量子点在胶体溶液中的透射电子显微镜图像及其颗粒尺寸分布。(b)采用

Annexin V-FITC/PI 流式细胞仪分析碳量子点诱导的骨肉瘤细胞凋亡,柱状显示细胞凋亡率,结果为三次实验的平均值±标准差,相比对照组有显著性差异 (∗p < 0.05; ∗∗p <

0.01 ) 。

图 2. 对照组及各种碳量子点用量对小鼠植入性胰腺癌肿瘤体积及活性影响

图 3. 对照组及各种碳量子点用量对小鼠植入性非小细胞肺癌肿瘤体积及活性影响

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