京都大學綜合細胞材料科學研究所 (iCeMS) 的研究人員以及日本和美國的合作者進行的一項新研究表明，使用新型碘納米粒子加強放射治療可以破壞癌細胞。

該研究結果發表在《科學報告》雜志上的一篇題為“含碘多孔有機二氧化硅納米粒子在單色 X 射線照射下引發腫瘤球體破壞：DNA 斷裂和 K 邊能量 X 射線”的論文。

研究人員寫道：“高 Z 元素的 X 射線照射會導致光電效應，包括俄歇電子的釋放，從而導致局部 DNA 斷裂。” “我們之前已經建立了一種基于腫瘤球體的測定，該測定使用含有介孔二氧化硅納米粒子的釓和同步加速器產生的單色 X 射線。在這項工作中，我們專注于碘并合成含碘多孔有機二氧化硅 (IPO) 納米粒子。”

“將金屬暴露在光線下會導致電子釋放，這種現象稱為光電效應。領導這項研究的 iCeMS 分子生物學家 Fuyuhiko Tamanoi 博士說：“阿爾伯特·愛因斯坦在 1905 年對這種現象的解釋預示著量子物理學的誕生。” “我們的研究提供的證據表明，可以在癌細胞內重現這種效應。”

研究人員試圖克服在腫瘤中心進行有效放射治療的挑戰，由于缺乏深入組織的血管，氧含量低。

他們設計了多孔的、帶碘的有機二氧化硅納米粒子。然后研究人員通過腫瘤球體分散他們的納米粒子。

研究人員證明，納米粒子在用單色 X 射線照射后會破壞腫瘤球體。通過系統地改變能量水平，他們能夠證明腫瘤破壞的最佳效果發生在 33.2 keV X 射線。

進一步觀察表明，納米顆粒被腫瘤細胞吸收，定位在它們的細胞核外。

“我們的研究代表了在癌細胞內應用量子物理現象的一個重要例子，”松本說。“似乎在 DNA 附近產生了一團低能電子，導致難以修復的雙鏈斷裂，最終導致程序性細胞死亡。”

展望未來，研究人員希望進一步研究以了解碘原子在暴露于 X 射線時如何釋放電子。他們還致力于將碘置于 DNA 上而不是靠近 DNA 以提高功效，并在癌癥小鼠模型上測試納米顆粒。