叶酸介导的纳米金粒子对宫颈癌细胞的物理及生物放射增敏研究

Radiosensitizer achieves radiation sensitization through (1) changing cell biological environment (biological sensitization), or (2) changing microscopid radiation field (physical sensitization). Gold nano-particles (GNP) could be an effective radiosensitizer due to its high atomic number and good bio-compatability.After binded with folic acid, a target agent which preferentially binds to the cancer cells, GNP would have higher concentration in the cancer cells than in the normal cells. The current cellular experiments shown, pure GNPs can increase cellular damage upto 20% in the high energy photon radiotherapy, which have yet been proved by any computer simulation. In this study, we will use folic acid binded GNPs to increase the GNP concentrations in cell and build Monte Carlo simulation models based on scanning electron microscope's images. Meanwhile, biological experiements will be used to assess the biological sensitization of GNPs.

放射增敏剂通过(1)改变细胞生物环境（生物增敏）；或(2)改变微观辐射场（物理增敏）来达到放射增敏效果。纳米金原子序数高，生物相容性好，是一种有效的物理放射增敏剂。叶酸作为一种主动靶向药物，与纳米金粒子偶合后使其相对于正常组织更多的聚集在癌细胞中，从而达到增加肿瘤剂量并不加重正常组织损伤。既往细胞实验显示，单纯纳米金粒子在高能射线放疗中有20%左右增敏效果，但物理模型尚未能给出证明。本课题希望通过叶酸介导的纳米金粒子来提高宫颈癌细胞中纳米金粒子的浓度，并且根据实际的细胞电镜照片来建立计算模型，应用蒙特卡洛方法来研究纳米金粒子对宫颈癌细胞的高能射线物理增敏，并利用生物学方法来证实并剔除它的生物增敏，来验证蒙特卡洛计算模型。

纳米金粒子是一种有效的放射增敏剂。通过透射电子显微镜可以观察到纳米金粒子在肿瘤细胞中集聚，它们大小均匀，分散性良好，性质稳定。在一定的安全浓度内，纳米金粒子对肿瘤细胞未见明显的毒性作用。应用纳米金粒子的肿瘤细胞在射线照射后克隆形成率明显低于单纯照射的肿瘤细胞。因此纳米金粒子对肿瘤细胞具有放射增敏作用。该作用为生物与物理增敏作用的综合。从生物增敏作用出发，本课题探讨了纳米金粒子对肿瘤细胞细胞凋亡及DNA双链断裂的影响。纳米金粒子与射线联合作用的肿瘤细胞细胞凋亡率明显高于单纯照射组，并且纳米金粒子可增加放疗后DNA双链损伤效应，使得细胞放疗后DNA双链损伤形成增加，延迟受损DNA的修复。因此，通过本研究可知纳米金粒子对肿瘤细胞具有放射增敏作用，其生物增敏作用可能与细胞凋亡及DNA双链损伤有关。