Dysprosium orthoferrite nanoarchitectures enable chemo-photothermal therapy and enhanced therapeutic Selectivity in triple-negative breast cancer
本研究表明，β-环糊精-透明质酸包覆的正钒铁酸镝（DyFeO₃）纳米颗粒可作为一种多功能纳米平台，用于针对三阴性乳腺癌的靶向化疗-光热联合治疗及抗菌应用，实现了高光热转换效率、药物持续释放以及选择性细胞毒性。
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癌症治疗通常涉及一种艰难的平衡：既要输送足够的药物来摧毁肿瘤，又要保护周围的健康组织。这种挑战在三阴性乳腺癌中尤为突出，这是一种侵袭性极强的癌症，对标准激素疗法没有反应，并且经常对常规化疗产生耐药性。为了解决这一问题，科学家们正在开发纳米医学，这是一个利用微观载体将药物直接输送到病变细胞领域的学科。这种方法的一个关键策略是将化疗与光热疗法相结合。在这种方法中，微小颗粒被设计为吸收光线并将其转化为热量，从而可以破坏癌细胞或帮助在需要的地方精准释放药物。其目标是创建一个像制导导弹一样的系统，精准打击肿瘤，同时最大限度地减少对身体其他部分的伤害。
印度卡鲁尼亚理工学院的研究人员设计了一种新型纳米颗粒，旨在履行这一双重角色。他们制造了由正异钒酸镝（dysprosium orthoferrite）组成的微小结构，这是一种以其磁性和吸光特性而闻名的稀土材料。为了使这些颗粒对人体安全且有效，科学家们用透明质酸和β-环糊精的混合物对其进行了涂层处理。透明质酸是人体内天然存在的物质，起着“寻迹信号”的作用，引导颗粒前往表面具有特定受体的癌细胞。β-环糊精则有助于固定药物并控制其释放。研究团队将这些涂层颗粒与 5-氟尿嘧啶（一种常用于治疗乳腺癌的常用化疗药物）结合，并在实验室中测试了该系统对抗三阴性乳腺癌细胞的效果。
结果显示，这些纳米颗粒能够高效吸收近红外光，这是一种可以穿透人体组织的类型的光。当研究人员用 808 纳米激光照射这些颗粒时，它们迅速升温。这种热转换效率的测量值为 68%，这意味着颗粒成功地将大部分光能转化为了热能。这种加热能力至关重要，因为它允许研究人员触发化疗药物的释放，并同时对癌细胞施加热量。在测试中，纳米颗粒保持稳定，并且可以在反复加热和冷却的过程中不丧失其功能，这表明它们足够耐用，具备潜在的医疗用途。
当团队将载药纳米颗粒应用于三阴性乳腺癌细胞时，他们观察到使用药物单独治疗与使用药物加激光治疗之间的显著差异。在没有激光的情况下，纳米颗粒仍然可以杀死癌细胞，但当激光开启时，效果要强得多。颗粒产生的热量与化疗药物的结合作用导致癌细胞停止分裂并最终死亡。研究人员发现，在使用激光时，杀死一半癌细胞所需的药物浓度降低了近一半，这表明两种疗法之间存在强大的协同作用。接受激光处理的细胞表现出明显的损伤迹象，包括萎缩、失去形状和破碎，这些都是细胞死亡的特征。
至关重要的是，这项研究证明了这种方法具有选择性，即它针对癌症，同时让健康细胞基本不受伤害。当同样的纳米颗粒被用于测试正常人类肾细胞（作为健康组织的模型）时，结果大不相同。即使在高浓度下，纳米颗粒对这些健康细胞造成的损伤也微乎其微。伤害健康细胞所需的药物量远高于摧毁癌细胞所需的量。这种有效剂量（针对癌症）与毒性剂量（针对健康组织）之间的巨大差距表明，该系统可以提供比目前化疗方法更安全、副作用更少的治疗选择。
除了癌症之外，研究人员还探索了这项技术是否也能对抗细菌感染，这是一个随着抗生素耐药性上升而日益严重的问题。他们将纳米颗粒与庆大霉素（一种抗生素）结合，并针对各种细菌进行了测试。与癌症实验类似，当纳米颗粒被激光激活时，细菌变得更加脆弱。颗粒产生的热量有助于抗生素更有效地渗透进细菌细胞，并对细菌的膜造成额外的物理损伤。这种双重作用使得该系统能以比没有激光时低得多的剂量杀死细菌，为治疗耐药性感染提供了潜在的新途径。
研究结论认为，这些正异钒酸镝纳米颗粒代表了未来医疗处理的一个有前景的平台。它们成功结合了靶向癌细胞、受控释放药物以及通过产生热量来增强疗法的能力。虽然这项研究是在实验室环境下进行的，尚未在人体内进行测试，但研究结果为进一步的发展奠定了坚实的基础。通过激光实现疗法“开启”与“关闭”的能力，结合涂层的天然靶向能力，提供了一种能够显著改善未来管理侵袭性癌症和耐药性感染的方法。
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