壳聚糖修饰多钨酸钆增敏剂

放射治疗(RT)作为临床上治疗癌症最为广泛的方法之一，其主要原理是利用穿透力非常强的高强度电离辐射(X射线或γ射线)来抑制肿瘤增殖。

在放射治疗过程中，离子辐射与组织内部的水或氧气发生作用，产生大量的具有细胞毒性的活性氧物质(ROS)来诱导细胞DNA双链产生损伤。然而，放射治疗仍然面临不能有效根除乏氧肿瘤这一难题。

其中关键的困难之一在于细胞内存在大量的还原型谷胱甘肽(GSH)，显著降低了活性氧物质的有效产生并削弱了放射治疗效果。而另一个关键的限制条件是肿瘤在快速增值过程中氧气的耗尽导致肿瘤局部乏氧，从而导致乏氧细胞的放射依耐性，增加DNA自我修复的几率并显著降低了放射治疗作用。

并且，在放射治疗过程中采用的是高能量电离辐射(X射线 或γ射线)，这些高能量辐射可能超过正常细胞的耐受性，从而导致对正常组织的不可避免的损伤作用。近年来，大量的研究工作致力于开发基于传统的纳米药物的放射敏化剂作为外在 的放射增敏方式，比如：基于金属的纳米颗粒、量子点、超顺磁氧化铁以及基于非金属的纳米颗粒等等。

中国科学院高能物理研究所赵宇亮研究员及其团队曾报道了一种包含多钨酸钆的纳米材料作为增敏剂的用途。通过采用简单的重结晶方法合成出多钨酸钆纳米团簇。这些纳米团簇具有非常小的尺寸（~ 3.5 nm），较好的MRI及CT成像性能，同时通过紫外灯照射进行还原之后，得到的还原产物在近红外光区具有强烈的吸收，因此可以作为光热治疗试剂应用于肿瘤的光热治疗。此外，多钨酸钆纳米材料中的多钨酸钆不仅能够降低谷胱甘肽的水平，还可以很好的实现放射增敏效果。

制备壳聚糖修饰多钨酸钆的过程为：

利用离子凝胶法，使多钨酸钆和壳聚糖反应，制备得到壳聚糖修饰的多钨酸钆，即由多钨酸钆和壳聚糖构成的多钨酸钆复合纳米材料。其包括：

(A)将壳聚糖溶解在醋酸中，得到壳聚糖的醋酸溶液；

(B)使用多钨酸钆晶体和水，配制多钨酸钆的水溶液；

(C)将多钨酸钆的水溶液与壳聚糖的醋酸溶液混合，形成悬浮液，除杂，得到壳聚糖修饰的多钨酸钆。

使用多钨酸钆和壳聚糖发生离子凝胶反应，实现复合，从而得到纳米级别的多钨酸钆复合纳米材料。

在包含多钨酸钆的纳米材料中，一方面，多钨酸钆能够吸收大量的高能量X射线产生俄歇电子或康普顿电子，利用这些电子可以与有机体环境(如生物体细 胞)中的水或氧气反应，产生大量活性氧物质(ROS)，从而对细胞DNA双链产生损伤作用，达到放射治疗的效果；另一方面，采用壳聚糖对多钨酸钆进行修饰，并负载小干扰RNA，可以通过介导小干扰RNA进入肿瘤部位，使乏氧肿瘤细胞内HIF-1α的表达降低，因此阻止了双链损伤的DNA的自我修复，最终达到多钨酸钆放射治疗效果、多钨酸钆基因治疗效果以及降低细胞内HIF-1α表达这三方面作用协同治疗的作用，实现了内在增敏和外在增敏的同时增敏作用，达到非常好的放射治疗效果。

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