等離激子激光器能檢測並殺死循環腫瘤細胞，以抑制癌細胞轉移

據麥姆斯諮詢報道，最新研究發現，一種被稱為等離激子激光器（Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation, SPASER）的納米激光器可以作為超亮、水溶性、生物相容性探針，在血流中發現轉移的癌細胞並殺死它們。

研究發現當等離激子激光器被釋放到體內時（可通過注射或飲用溶液），它可以作為一種光學探針找出並追蹤循環腫瘤細胞（circulating tumor cells, CTCs），粘附它們，並通過將它們分裂來破壞這些細胞，以防止癌症轉移。等離激子激光器吸收激光並加熱，在細胞中造成衝擊波並破壞細胞膜。團隊研究成果發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊上。

等離激子激光器，亦即受激放大的表面等離激子輻射，是一種納米粒子，其尺寸約為20納米，比人類細胞小數百倍。它的表面附有葉酸，得以實現選擇性分子靶向癌細胞。葉酸受體通常在大多數人類癌細胞的表面上都會過表達，在正常細胞中則弱表達。

此次發現由喬治亞州立大學（Georgia State University）、阿肯色大學（the University of Arkansas）醫療科學系，小石城阿肯色大學和俄羅斯科學院（the Russian Academy of Science）西伯利亞分校的研究人員共同完成。

喬治亞州立大學納米光學中心主任兼物理教授Mark Stockman博士表示：「目前還沒有能夠可靠檢測並破壞循環腫瘤細胞的方法，我們的研究成果或許是第一個。具有生物相容性的等離激子激光器能夠追蹤並破壞循環腫瘤細胞，並且不會殺死或破壞健康細胞。其它化學方法都有可能會損壞並殺死健康細胞。我們的研究結果能夠起到關鍵作用，為患者提供一種更好的挽救生命的治療方案。」

轉移性癌症的發生通常是因為癌細胞擴散到身體其它部位，通常會轉移到骨骼、肝臟、肺部和腦部。很多類型的癌症將這一過程指代為癌症IV期，一旦擴散，就很難控制。根據美國國家衛生研究院國家癌症研究所（National Institute of Health』s National Cancer Institute）的研究，大多數轉移性癌症在目前的治療體系中還無法得到治癒。癌症轉移最危險的方式之一就是通過循環腫瘤細胞，研究團隊的目標就是使用等離激子激光器來檢測並破環這些循環腫瘤細胞。

此項研究所使用的等離激子激光器只有22納米，為目前記錄中最小的納米激光器件。一納米等於十億分之一米。大多數結果都是依靠由二氧化硅殼層包圍，並覆蓋有熒光染液的黃金納米粒子獲取的，這種納米粒子廣泛應用於追蹤和生物醫學診斷領域。

研究人員在體外具有高葉酸受體表達和低葉酸受體表達的內皮細胞的人類乳腺癌細胞中，以及實驗老鼠細胞體內，測試了等離激子激光器的治療效果。

他們發現具有等離激子激光器的細胞展現出高圖像對比度，位於臨界點的不同激光能量會有一個或多個單獨「熱點」。等離激子激光器的性能通過各種光學和電子顯微技術得到證實，也揭示了單個等離激子激光器在細胞膜上的初始積累，以及它們進入細胞質的過程。

該研究還發現了等離激子激光器對人體細胞而言毒性很低。同時，等離激子激光器受到激光輻射會選擇性地殺死腫瘤細胞，而不損害人體健康細胞。

基於該研究成果，擁有高對比度成像的等離激子激光器治療應用將是一個頗具前景的領域。數據表明，集成了光學診斷和光熱治療的等離激子激光器作為治療和診斷工具具有很大的潛力，僅需要少量激光脈衝就能殺死癌細胞。

此次研究獲得了美國國家衛生研究院、美國國家自然科學基金會（the National Science Foundation）、阿肯色大學醫療科學系和美國海軍研究辦公室（U.S. Office of Naval Research）的資助。

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