用激光照射和微波辅助制备中空介孔碳球和载药治疗癌症的原理图。
用激光照射和微波辅助制备中空介孔碳球和载药治疗癌症的原理图。

微粒或纳米尺度的微小颗粒可以以更具针对性的方式递送药物,尤其是剧毒的抗癌药物,以更少的患者副作用。来自中国的研究人员已经证明,这种方法可以通过使用载有活性剂的中空碳球,同时用微波和激光辐射轰击它们[GUIet al。,生物材料248(2020)120009,]。

由富勒烯和碳纳米管等碳原子薄片以及氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯制成的中空结构,作为药物传递系统和光热治疗剂,都引起了人们的兴趣。然而,这些材料可能对细胞和生物体有毒,而以石墨烯为基础的材料则需要昂贵而复杂的制备方法,使用强酸/强碱或氧化剂。

现在,同济大学和中国科学院生物物理研究所的研究人员在没有强试剂的情况下制备了中空的介孔碳微球,可以很容易地装载各种小分子药物。将水牛血清白蛋白喷雾风干并碳化,制成直径为5-25英寸的球状物。球状物的中空内部可以填充抗癌药物,如多柔比星、紫杉醇或其他活性药物。

载药微球被直接注射到肿瘤部位,以减少活性物质向其他器官或组织的迁移。碳微球不仅可以为肿瘤提供活性药物,还可以将低功率激光(980纳米激光器)转化为热能,从而产生局部光热效应。这种方法通过振动组织中的水分子来破坏肿瘤。研究人员发现,这种效应可以通过同时用微波轰击微球而显著增强。虽然微波不会与碳微球直接作用,但会略微提高实验小鼠的整体体温。较高的肿瘤初始温度似乎导致了增强的光热效应。由于微球局限于肿瘤部位,只有该区域的组织受到增强的光热效应,而周围组织不受影响。

联合用药在抑制小鼠肿瘤生长方面具有优势,提高了抗肿瘤药物光热联合治疗的疗效,且无任何生理副作用。由于激光和微波的照射功率较低,可以工作在几厘米或更多的距离,并且不需要特定的微波敏感材料,这种方法作为一种治疗策略容易实现。

“This method is simple, safe, ‘green’, and highly efficient, and does not require organic solvents, strong acid or alkali, or strong oxidants, making it suitable for producing... porous carbon for biomedical applications in bulk,” write the researchers.