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革命性纳米天线能够精准靶向脑癌细胞

2026-09-11 6194

胶质母细胞瘤是目前最难治愈的脑部肿瘤之一,即便使用最先进的治疗,患者的中位生存期也仅为12至15个月。近期,麻省理工学院的研究团队开发出一种微型的可注射纳米天线,其直径仅为人类头发丝的百分之一。这些纳米天线可通过外部磁场激活,产生局部的电场,专门用于精准打击脑癌细胞,而不会损害正常脑组织。该技术被称为“HITMAN”,全称是“利用磁驱动纳米天线进行高度局部电场诱导的肿瘤治疗”。相关研究已在《Science Advances》上发表。团队负责人Deblina Sarkar指出,在实验室及动物研究中,HITMAN显著延缓了肿瘤生长,延长了生存时间,同时未发现明显副作用,显示出作为精准治疗脑癌的潜力。

研究团队为提高实验的临床相关性,使用了梅奥医学中心确认的化疗耐药胶质母细胞瘤肿瘤组织进行实验。从这些组织中提取的细胞进行测试,结果发现HITMAN能够清除52.2%的耐药肿瘤细胞,这一效果是现行标准疗法替莫唑胺的五倍以上。同时,健康的神经元和支持性星形胶质细胞未受到影响。随后,团队将这些患者来源的肿瘤细胞植入小鼠脑中,创建活体模型。实验结果显示,HITMAN有效抑制肿瘤生长,延长了中位生存期50%以上,且未对主要器官或周围健康组织造成毒性。

该技术的核心在于“无线激活”功能。纳米天线进入体内后,可通过外部低频磁场启动。这种频率不超过200千赫兹,以避免对组织造成热损伤。磁场能够穿透颅骨及脑组织,作用于纳米天线内的材料,使其发生形变,从而生成局部电场。而这一电场会专门干扰胶质母细胞瘤细胞的生物电特性,破坏其正常功能,最终导致癌细胞死亡。

癌细胞的脆弱性在于其电生理特性与正常细胞存在差异。正常细胞的生物电状态相对稳定,而癌细胞则由于快速增殖表现出更为活跃和不稳定的电活动。局部电场的干扰主要影响这些异常电活动,使癌细胞更易受到破坏,而正常细胞则几乎不受影响。HITMAN的机制并非通过药物毒性或高温致死癌细胞,而是在癌细胞的电信号系统内制造混乱,导致其生存所需的关键过程逐步失效。

目前,该技术仍处于实验室和动物模型阶段,尚未进入人体临床试验。尽管在动物模型中未观察到对健康组织的毒性,能否在人体中复制相同的安全性和有效性还有待进一步研究。由于胶质母细胞瘤肿瘤边界不清、癌细胞易浸润正常脑组织,化疗药物常受限于血脑屏障,HITMAN的设计旨在直接利用电场作用于癌细胞,以解决药物递送的难题。

然而,从动物实验过渡到人体应用机会并不少。人脑体积更大,因此需要评估纳米天线在更大范围内的分布、磁场的穿透深度及其长期的生物相容性。此外,关于这一技术的有效性对不同类型的胶质母细胞瘤是否同样适用,以及电场参数的最佳设定,仍需在未来研究中进一步探讨。最后,纳米天线在体内的代谢路径及其潜在长期影响也是亟待解决的问题。

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