金奈米粒子可以殺死癌症嗎？

十億分之一公尺大小的金顆粒對癌細胞具有致命性。 這個事實早已為人所知，並且有一個簡單的相關性：用於對抗癌細胞的奈米顆粒越小，它們死亡的速度就越快。 然而，波蘭科學院核子物理研究所使用一種新穎的顯微技術進行的最新研究正在浮現出這些相互作用的更有趣、更複雜的圖像。

越小殺傷速度越快？ 科學家認為，小奈米粒子會更容易穿透癌細胞內部，它們的存在會導致代謝紊亂，最終導致癌細胞死亡。。

然而，事實證明，事實更為複雜，正如克拉科夫波蘭科學院核子物理研究所 (IFJ PAN) 的科學家在以下機構的支持下進行的研究所證明的那樣：在熱舒夫大學（UR）和熱舒夫理工大學進行。

「我們的研究所經營著一個最先進的質子放射治療醫療和加速器中心。因此，當幾年前有報道稱金奈米粒子可能是良好的放射增敏劑並提高此類療法的有效性時，我們開始合成它們我們很快就發現奈米顆粒的毒性並不總是如預期的那樣。發表在日記中小的。

奈米顆粒可以使用多種方法生產，產生不同尺寸和形狀的顆粒。 在開始金奈米粒子實驗後不久，IFJ PAN 物理學家注意到生物學並不遵循奈米粒子越小毒性越大的流行規則。

克拉科夫生產的 10 奈米大小的球形奈米粒子實際上對所研究的神經膠質瘤細胞系無害。 然而，在暴露於 200 奈米大小但具有星形結構的奈米粒子的細胞中觀察到高死亡率。

由於 IFJ PAN 使用了波蘭第一台全像顯微鏡，使上述矛盾的闡明成為可能。

典型的CT掃描儀使用X光掃描人體，並逐一部分重建其空間內部結構。 在生物學中，全像顯微鏡最近也發揮了類似的功能。 在這裡，細胞也被輻射束掃過，雖然不是高能量輻射，而是電磁輻射。 選擇其能量使光子不會幹擾細胞新陳代謝。

掃描的結果是一組全像橫截面，其中包含有關折射率變化分佈的資訊。 由於光在細胞質上和在細胞上的折射不同或細胞核，可以重建細胞本身及其內部的三維影像。

「與其他高解析度顯微鏡技術不同，全像攝影不需要準備樣品或將任何外來物質引入細胞中。因此，可以直接在培養癌細胞的培養箱中觀察金奈米顆粒與癌細胞的相互作用在不受在幹擾的環境中，更重要的是，具有奈米級分辨率，來自各個方面同時且幾乎實時”，Depciuch-Czarny 博士列舉道。

全像攝影術的獨特功能使物理學家能夠確定癌細胞在金奈米粒子存在下出現意外行為的原因。 對三種細胞系進行了一系列實驗：兩種神經膠質瘤和一種結腸細胞。 其中，據觀察，雖然小的球形奈米粒子很容易穿透癌細胞，但儘管有最初的壓力，細胞仍會再生，甚至再次開始分裂。

就結腸癌細胞而言，很快就被趕出了他們的圈子。 對於大型星形奈米粒子來說，情況有所不同。 它們鋒利的尖端刺穿了細胞膜，很可能導致細胞內的氧化壓力增加。 當這些細胞無法再應對日益增加的損傷時，就會觸發細胞凋亡或程序性死亡的機制。

「我們利用克拉科夫實驗的數據建立了所研究細胞內奈米顆粒沉積過程的理論模型。最終結果是一個微分方程，可以將適當處理的參數代入其中？暫時僅描述形狀UR 教授兼該模型的合著者Pawel Jakubczyk 博士說：“通過檢測奈米顆粒的大小和大小，可以快速確定癌細胞在給定時間內如何吸收所分析的顆粒。”

他強調，“任何科學家都可以在自己研究的設計階段使用我們的模型，立即縮小需要實驗驗證的奈米顆粒變體的數量。”

能夠輕鬆減少要進行的潛在實驗數量，這意味著購買細胞系和試劑相關的成本降低，並且研究時間顯著縮短（培養一個細胞通常需要大約兩週的時間）。 此外，該模型可用於設計比以前更好的標靶療法，其中奈米顆粒將被選定的癌細胞特別好地吸收，同時對患者其他器官中的健康細胞保持相對較低甚至零的毒性。

克拉科夫-熱舒夫科學家小組已經準備好繼續他們的研究。 新的實驗應該很快就能擴展奈米粒子與包括其他參數，例如顆粒的化學成分或其他腫瘤類型。 後續計劃還包括以數學元素補充模型，以優化光或質子治療的指定組合的功效和腫瘤。