▎药明康德内容团队编辑
1905年，26岁的爱因斯坦发表了一篇论文，为后来的量子物理学奠定基础。在那篇论文中，他解释了物理学中的一个神奇现象：光电效应（photoelectric effect）。物理学家发现，光束照射在金属上时，会使金属原子发射出电子。
最近，京都大学细胞材料综合研究所（iCeMS）的生物学家玉野井冬彦 （Fuyuhiko Tamanoi）教授与其同事在研究癌症时，设法在癌细胞内重现了光电效应。
利用这种现象，研究团队找到了一种有效杀死癌细胞的新方法。研究结果近日发表在学术期刊Scientific Reports上。
具体来看，研究人员设计了一种含有碘原子的多孔纳米颗粒，然后把这种纳米颗粒引入肿瘤组织。接着，研究人员用X射线照射肿瘤，进行放射治疗。
研究人员解释说，在传统的放射疗法中，长期以来遇到的一个难题是，X射线很难破坏肿瘤中心的癌细胞。这是因为X射线在有氧条件下才能产生切断DNA的活性氧，而肿瘤深处缺少血管，氧含量低。
而新型纳米颗粒中的碘会出现光电效应，从而增强放疗的效果。在被一定能量的X射线照射后，碘元素释放电子，这些电子产生于癌细胞的DNA附近，因此可以直接导致DNA双链断裂，最终导致癌细胞死亡。
▲X射线照射肿瘤组织时，新型纳米颗粒中的碘释放出电子，破坏癌细胞的DNA（图片来源：参考资料[2]；Credit：Mindy Takamiya/Kyoto University iCeMS）
研究人员在实验室中培养了由癌细胞组成的球状组织，然后把纳米颗粒加入到肿瘤球体中。经过调试X射线的能量，他们发现，用33.2keV的X射线可以达到最佳效果：照射肿瘤球体30分钟后，触发癌细胞在3天内死亡。
这篇研究论文的共同第一作者松本光太郎（Kotaro Matsumoto）博士说：“我们的工作提供了一个重要的例子，表明如何把量子物理学现象在癌细胞中进行运用。”
接下来，研究小组希望了解X射线是如何让碘原子释放电子的。他们还将尝试将碘元素放置到DNA分子上，以进一步提高疗效。后续他们将在小鼠癌症模型上测试这类新型纳米颗粒的效果。
参考资料
[1] Higashi, Y., Matsumoto, K., Saitoh, H.et al. Iodine containing porous organosilica nanoparticles trigger tumorspheroids destruction upon monochromatic X-ray irradiation: DNA breaks andK-edge energy X-ray. Sci Rep 11, 14192 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-93429-9
[2] Quantum physics helps destroy cancercells. Retrieved July 15, 2021 from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-07/ku-qph071221.php
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