癌症治疗中金纳米粒子的辐射敏化机理研究

在癌症的放射治疗中，如何最大限度地提高对肿瘤细胞的辐射剂量、减少对正常细胞的损伤，是辐射生物化学领域极具挑战性的前沿课题。本研究从辐射与分子作用的本质过程出发，将低能电子的作用机制引入辐射致敏剂的研究中，为从根本上提高辐射治疗效率提供崭新的思路。建立辐射致敏剂金纳米粒子与影响细胞功能的最重要分子-DNA精确键合的探针系统，研究各种电离辐射过程中，金纳米粒子与DNA的相互作用；通过对辐射后DNA样品的分析，在分子水平上获得辐射治疗过程中肿瘤细胞内由于辐射而产生二次粒子及其影响的信息，揭示低能电子对DNA损伤的有效距离和辐射增强因子，阐明低能电子引发的辐射敏化机制，对提高癌症放射治疗的效率和金纳米粒子辐射致敏剂在临床的应用，具有重大的理论研究价值和实际意义。

如何将低能电子与生物分子的强相互作用机制应用于放射治疗中，有效提高这一目前最主要癌症治疗方法的治疗效率，是辐射生物研究领域中的重要课题。本课题成功建立了典型电离辐射下金纳米粒子对细胞DNA 损伤的实验系统；通过对辐射后产物的系列分析，获得了低能电子的有效损伤距离和金纳米粒子的辐射增强因子等重要实验数据，从物理敏化和化学敏化两个方面系统阐明了金纳米粒子对DNA的辐射敏化机理；进一步研究了不同配体修饰的金纳米粒子，回答了金纳米粒子辐射敏化作用的核心问题，即增加了具有高反应能力、有效作用距离为纳米量级的低能电子的产生,从而增强了对细胞中DNA 的有效损伤。课题为金纳米粒子及其他贵金属辐射致敏剂的开发和应用提供了分子水平上的机理研究基础。