廉曉麗，楊毅梅

據(jù)WHO預(yù)測，到2020年全球腫瘤發(fā)病率將上升50%，癌癥患者將增加至近1500萬，惡性腫瘤將成為21世紀威脅人類健康的頭號殺手，其病因、病理機制、臨床表現(xiàn)以及治療均比較復(fù)雜［1］，因此早期診斷、定時監(jiān)測和及時治療是治療惡性腫瘤的關(guān)鍵。由于受到醫(yī)療水平的限制且腫瘤的分期、分級、癥狀都較復(fù)雜［2,3］，腫瘤的早期診斷依然是當前需要攻克的難關(guān)，然而腫瘤的早期診斷不一定有利于患者生存期的延長和更好的預(yù)后，很有可能造成“過度診斷”［4］。 因此，尋找快速、準確、靈敏、經(jīng)濟、操作簡單的腫瘤檢測方法是非常有必要的。放化療治療是臨床針對多數(shù)腫瘤的一種常規(guī)治療手段。但抗腫瘤藥物不僅毒性大且缺乏組織特異性，給全身帶來的不良反應(yīng)大，為了改善這些不足，提高藥物的生物利用度并減少其不良反應(yīng)，使用靶向給藥體系改變抗腫瘤藥物體內(nèi)遞送方式受到了廣泛關(guān)注［5］。基于放療原理和射線損傷的非特異性，高能射線會對腫瘤周圍正常組織產(chǎn)生輻射損傷，通過使用放射增敏劑來提高腫瘤照射劑量，提高射線對腫瘤組織的殺傷能力，從而最大限度地保護周圍正常組織，是一直以來腫瘤放射治療追求的目標［1］。因此，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的首要任務(wù)是發(fā)展既高效又精準的診斷、治療技術(shù)。

1 納米金的特點

納米金（GNP）是指粒徑為1～100 nm之間的金粒子。目前最常用的方法是用檸檬酸三鈉還原氯金酸，通過改變每種物質(zhì)的量，來制備出所需尺寸的納米金。其獨特的理化性質(zhì)，如光學(xué)效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)，熒光特性，電化學(xué)特性，吸附特征，使其具有其他宏觀物質(zhì)所沒有的功能和用途［6］。通過納米金表面與巰基形成的Au-S鍵，很多含巰基的靶向分子可被輕易修飾到納米金表面以達到靶向性，且修飾后可以減少它的免疫原性，降低清除率，達到長期循環(huán)性等目的，且納米金的納米級尺寸效應(yīng)使腫瘤組織提高了對它的通透性和滯留效應(yīng)，即使沒有靶向分子也可以在腫瘤組織中保留一段時間，降低了對納米金的清除率［7］。 傅岳武等［8］通過觀察 GNP 對血管豐富的裸鼠肝癌 HIF-1α（缺氧誘導(dǎo)因子-1α）和 VEGF（血管內(nèi)皮細胞生長因子）mRNA表達及腫瘤血管的影響，證實了納米金不僅可以抑制腫瘤血管的生成，還可以使腫瘤血管正?；纳颇[瘤內(nèi)部缺氧的代謝微環(huán)境，延緩腫瘤細胞的惡性轉(zhuǎn)化。納米金獨特的理化性質(zhì)和其本身就有的抗腫瘤血管生成而使腫瘤血管正?；淖饔?，使其被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究，特別是腫瘤的診斷與治療方面。

2 納米金在腫瘤診斷方面的研究

2.1 納米金在腫瘤細胞檢測中的應(yīng)用 納米金現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于生物及化學(xué)領(lǐng)域的檢測。腫瘤標志物的檢測是腫瘤普查、診斷和預(yù)后的主要技術(shù)手段之一。納米金與核酸生物分子結(jié)合形成的球形核酸復(fù)合物（SNAs）檢測探針［9］，不僅具有良好的生物相容性而且能夠高靈敏、高特異性地檢測體內(nèi)和體外腫瘤細胞標志物［10］。 Li等［11］使用了一個在納米金顆粒上偶聯(lián)多個mRNA探針的方法，成功實現(xiàn)了對腫瘤細胞內(nèi)（c-myc，TK1，Gal Nac-T）3 種 mRNA 分子的檢測。 2016年，Zhao等［12］使用量子點代替普通熒光染料修飾納米金，達到準確靈敏的識別腫瘤細胞miRNA。陳勝華等［13］基于納米金具有密度大，介電常數(shù)大，良好的生物相容性，可以增強SPR（表面等離子體激元共振）信號等特性，設(shè)計了競爭型免疫模式實現(xiàn)了對血清中低濃度的f-PSA（游離前列腺特異性抗原）的超靈敏檢測，在前列腺癌的早期診斷方面具有廣闊的應(yīng)用前景。納米金粒子隨著聚合程度不同，溶液顏色也會發(fā)生相應(yīng)的變化，鄒瑟音等［14］通過將待檢測的 CA125（卵巢癌標志物）捕獲抗體連接到納米金粒子表面來制備納米金探針，經(jīng)過抗原抗體免疫反應(yīng)形成納米金聚集體，通過比色法能夠快速、簡便、定量檢測出患者血清中CA125濃度，最低檢測限遠低于傳統(tǒng)的ELISA法的檢測結(jié)果，尤其對基層醫(yī)院早期檢測卵巢癌標志物CA125具有重要的應(yīng)用價值。王文濤等［15］通過建立蛋白芯片和納米金探針為基礎(chǔ)的高靈敏度多腫瘤標志物檢測體系，進而實現(xiàn)了對肺癌的早期診斷。最近幾年，納米金粒子更廣泛應(yīng)用于DNA生物傳感器中［16］，作為腫瘤標志物之一的ATP為活細胞賴以生存的能量來源，故通過檢測惡性腫瘤ATP濃度變化，可以了解其細胞代謝情況以及腫瘤化療敏試中的整體細胞殺死量。崔士斌等［17］在金納米籠中加入熒光物質(zhì)并采用巰基修飾的DNA及其互補鏈包裹金納米籠，制備成一個DNA生物傳感器。該DNA生物傳感器與ATP適體相結(jié)合的DNA引物鏈反應(yīng)，釋放出熒光物質(zhì)，通過檢測熒光信號，能檢測出癌細胞中微量ATP。最近幾年，納米金粒子更廣泛應(yīng)用于DNA生物傳感器中，循環(huán)腫瘤細胞（CTC）即指從原位腫瘤病灶脫離進入人體外周血循環(huán)系統(tǒng)的癌細胞，對其進行檢測后可用來解釋腫瘤的轉(zhuǎn)移行為，反映腫瘤的侵襲性，對癌癥治療效果的判斷以及腫瘤的預(yù)測都有很重要的意義［18，19］。介于納米金具有大比表面積，能高密度固定抗體且納米基質(zhì)能增加CTCs偽足與基質(zhì)的接觸等特性，康勤書等［20］通過設(shè)計并制作了微柱型聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控芯片，并在通道表面組裝納米金，固定上皮細胞黏附因子（EpCAM）抗體后用于CTC檢測，不僅廉價簡單，且捕獲效率高。方菲等［21］建立了一種利用納米金免疫層析方法快速定量檢測癌胚抗原，該方法準確、快速、簡便易行，克服了傳統(tǒng)方法的很多缺點。

2.2 納米金在腫瘤成像中的應(yīng)用 現(xiàn)代影像學(xué)設(shè)備和操作技能的飛速發(fā)展使其可以對腫瘤進行分級和分期，在惡性腫瘤的診治和預(yù)后判斷方面起到了關(guān)鍵作用［22］。但是受到自身分辨率的限制，很多早期微小病灶還是會遺漏，從而延誤了患者的最佳治療期［23］。為了實現(xiàn)對疾病早期進行干預(yù)，研究人員使用納米金作為新型的造影劑，用于腫瘤細胞靶向性成像。由于金相比與常見造影劑碘，具有較高的原子序數(shù)和X射線吸收系數(shù)，使用金成像可以降低患者的輻射劑量，納米金具有獨特的等離子共振光學(xué)特性和易于修飾的化學(xué)特性，且有較長的血液循環(huán)時間，在病灶內(nèi)可以高效聚集，在腫瘤成像中呈現(xiàn)較好的對比度，能夠提高腫瘤成像的顯影效果且具有組織特異性。張騏等［24］進行分子影像學(xué)研究并探索了AuNPs-Tf-AuNCs多功能分子探針對表面高度表達TfR（轉(zhuǎn)鐵蛋白）的人前列腺癌細胞（PC3）進行 CT 靶向成像。 Wang 等［25］采用乙?；募{米金顆粒成功地實現(xiàn)了對肺癌細胞的CT靶向成像。納米金作為功能化的分子探針不僅實現(xiàn)了癌細胞的靶向成像還可以進行抗腫瘤藥物治療。Kim等［26］將前列腺特異膜抗原（PSMA）特異結(jié)合的RNA適體（Aptamer）接合到納米金顆粒上，該適體同時結(jié)合了阿霉素，從而形成具有造影劑和藥物載體雙重功能的納米金。

3 納米金在腫瘤治療方面的研究

3.1 納米金載藥系統(tǒng)的研究 納米金因其自身組成結(jié)構(gòu)的原因容易通過物理吸附、離子鍵結(jié)合、共價結(jié)合等方式結(jié)合抗腫瘤藥物，組成納米金載藥系統(tǒng)［27］。該系統(tǒng)理論上主要有以下幾個優(yōu)點：（1）保護藥物，提高藥物活性，從而提高抗腫瘤藥物對腫瘤細胞的殺傷能力。（2）不僅可以抑制腫瘤血管的形成，還可以抗腫瘤，達到多靶點抗腫瘤的效果。（3）其巨大的比表面積，高通透性和滯留（EPR）效應(yīng)，提高了藥物治療的靶向性，提高了抗腫瘤藥物的生物利用度。尤其是納米金籠結(jié)構(gòu)具有更大的比表面積，可以荷載更多的藥物分子，在荷載體系中獲得很好的應(yīng)用。（4）實現(xiàn)對藥物的可控釋放。表柔比星（EPI）作為第二代蒽醌類抗腫瘤抗生素，雖然在腫瘤的治療中占有重要地位，但是由于其靶向性差，從而限制了進一步在臨床的應(yīng)用。因此趙曉旭等［28］成功合成的納米金-表柔比星（EPI-AuNP）載藥系統(tǒng)對人臍靜脈內(nèi)皮細胞 （HUVEG），人肝癌細胞（HepG2）均有增殖抑制作用，主要機制為EPI-AuNP復(fù)合體可以增加HUVEG，HepG2細胞對EPI的內(nèi)吞作用，同時避免其在細胞內(nèi)快速降解，延長細胞內(nèi)藥物半衰期，增加細胞內(nèi)EPI的有效濃度，從而發(fā)揮更強的細胞增殖抑制作用。由于姜黃素具有明確的抗腫瘤活性，可以抑制多種腫瘤細胞的生長，且不良反應(yīng)小。為了進一步提高姜黃素的穩(wěn)定性，靶向性和生物利用度，孫冬冬等［29］合成了姜黃素修飾的納米金棒（Cur@Au NRs），通過對其抗腫瘤活性的研究發(fā)現(xiàn)，Cur@Au NRs對人胃癌細胞SGC-7901比較敏感，可能通過抑制腫瘤血管的生成和遷移來影響胃癌細胞SGC-7901的增殖，達到抗腫瘤的效果。轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的基本生物學(xué)特征，90%以上的癌癥患者死于腫瘤轉(zhuǎn)移［30］。因此合理的抑制腫瘤血管生成，從而改變了腫瘤生長轉(zhuǎn)移的必要條件是一種有效的治療方法［31］。 李鑫等［32］通過將納米金與恩度（重組人血管內(nèi)皮抑制藥）結(jié)合形成復(fù)合體，靶向輸送恩度至腫瘤組織，實驗結(jié)果與對照組和單藥組相比，黑色素瘤肺轉(zhuǎn)移顯著減少，該復(fù)合體可明顯提高抑制轉(zhuǎn)移的效率。

3.2 納米金在腫瘤放射增敏中的應(yīng)用 研究人員發(fā)現(xiàn)將納米金特異靶向到淋巴瘤和乳腺癌細胞中，再用飛秒脈沖激光輻照后能引起細胞中活性氧水平的顯著升高，誘發(fā)細胞凋亡，說明納米金本身具有成為光敏劑的潛能［33］。納米金作為一種放射增敏劑不僅能夠提高放射療法的腫瘤敏感度，且納米金吸收放射能量后能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，相較于周圍軟組織吸收射線明顯，有效地降低射線對腫瘤周圍正常組織的損傷，其發(fā)射出穿透深度達100 μm的光電流，增強放射線對深層癌癥細胞的殺傷作用，有效地增強了深表腫瘤的放射治療。Chang等［34］通過使用13 nm的納米金與6MeV電子線光束25 Gy單劑量照射黑色素瘤荷瘤小鼠后對照分析腫瘤發(fā)現(xiàn)，實驗組小鼠的腫瘤體積明顯減小，腫瘤小鼠的生存期也得到延長。即納米金放射增敏的治療延緩了腫瘤的生長，進一步證明了細胞凋亡是納米金放射增敏治療的主要途徑之一。王翠紅等［35］通過將巰基葡萄糖分子結(jié)合在GNPs的表面形成Glu-GNPs復(fù)合物來提高A549細胞（肺癌細胞）對GNPs的攝取，并將該復(fù)合物加入到A549細胞中給予照射劑量培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)Glu-GNPs不僅可以將A549細胞阻滯在對放射較為敏感的G2/M期，還可以實現(xiàn)對細胞凋亡的調(diào)控，明顯提高了A549細胞對6MVX射線的敏感性，增強了射線對A549細胞的殺傷作用。Geng等［36］通過實驗證實了納米金對人卵巢癌的放射增敏作用，他們也發(fā)現(xiàn)其機制與納米金能夠阻滯細胞于放射敏感的G2/M期以及產(chǎn)生活性氧自由基（ROS）有關(guān)。 朱傳東等［37］通過 BSA（牛血清清蛋白）修飾納米金對H22肝癌荷瘤小鼠腫瘤生長有較強的抑制作用和放射增敏效果，為尋求高效，低毒的放療增敏劑提供可能。納米金作為一種放射增敏劑不僅能夠提高放射療法的腫瘤敏感度，且納米金吸收放射能量后能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，在較低的輻照強度下，相較于周圍軟組織吸收射線明顯，有效地降低射線對腫瘤周圍正常組織的損傷，其發(fā)射出穿透深度達100 μm的光電流，增強放射線對深層癌癥細胞的殺傷作用，有效地增強了深表腫瘤的放射治療。目前納米金增敏在臨床上應(yīng)用剛剛進入起始階段，僅有兩種基于納米金的制劑應(yīng)用到了臨床前試驗中，距離臨床應(yīng)用尚需更多的臨床前研究進行支撐［38］。

3.3 納米金對腫瘤的光熱療法 光熱治療（PTT）是一種經(jīng)臨床驗證可有效殺傷腫瘤細胞的由納米金介導(dǎo)的微創(chuàng)治療手段，主要介于納米金獨特的SPR物理性質(zhì)，可高效吸收NIR（近紅外光線）激光的能量，并將其轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致腫瘤組織因局部溫度急劇上升而消融，又不損傷正常細胞，比化療和放療不良反應(yīng)少得多，是近年來公認的“綠色療法”，且牛建麗等［38］通過實驗結(jié)果表明納米金紅外熱療，既可殺滅肝癌細胞又可殺滅乳腺癌細胞，即沒有細胞特異性，可廣泛應(yīng)用于各種腫瘤細胞，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。利用某些乳腺癌細胞過表達Her2受體的特點［39］，Halas將納米金殼顆粒與Her2的抗體結(jié)合，使該復(fù)合物準確地進入乳腺癌細胞，完成腫瘤細胞的靶向定位，給予近紅外照射后，達到選擇性殺傷腫瘤細胞的目的。cMet，即肝細胞生長因子受體（HGFR），過表達于多種惡性腫瘤細胞的表面，并與腫瘤細胞的增殖，遷移以及抗凋亡有關(guān)，梁瑩等通過合成空心納米金球并偶聯(lián)抗cMet單克隆抗體以構(gòu)建生物相容性較好的靶向抗體金球，使得在較低能量的激光照射下即可達到靶向消融宮頸癌細胞的目的，從而提高光熱治療的效應(yīng)。納米金的形態(tài)也會對PTT療效產(chǎn)生影響，由于納米金棒有兩個共振峰，波長較長的共振峰在700～800 nm，對紅外光有明顯的吸收，可以更好地應(yīng)用于光熱治療［40］。

3.4 納米金與腫瘤射頻治療 射頻消融術(shù)（RFA）是臨床用于治療肝癌（包括原發(fā)性和繼發(fā)性）以及其他實體腫瘤的微創(chuàng)治療方法［41］。為了更加有效地增強RFA一次性的毀損體積，抑制殘癌的生長，來提高RFA的治療效果，研究者們通過實驗證明［42］，GNPs能夠增強對肝癌細胞的毀損效應(yīng)，擴大毀損體積，且毀損效應(yīng)隨著GNPs濃度增加而增強。因此，鄒孟達等［43］分別將 TyrRGD-GNPs-VEGFsiRNA復(fù)合物和GNPs注射給VX2肝癌兔，發(fā)現(xiàn)TyrRGDGNPs-VEGFsiRNA復(fù)合物組中的GNPs顆粒經(jīng)TyrRGD（環(huán)五肽RGD）靶向作用及PEG的功能修飾后可有效地到達動物腫瘤部位，使得GNPs能在肝臟腫瘤中靶向聚集，從而實現(xiàn)增強毀損效應(yīng)的目的。

綜上所述，由于納米金經(jīng)PEG或多肽等修飾之后，毒性大大降低，這些特點使其應(yīng)用于腫瘤治療變?yōu)榭赡埽?4］。近些年，綜合治療方法聯(lián)合多種治療手段，是臨床腫瘤治療基本策略之一。研究者利用納米金特殊的光學(xué)特性，在腫瘤放射治療的同時使用光熱治療，對腫瘤區(qū)域的成像并結(jié)合光刺激藥物釋放體系等多功能納米金的綜合應(yīng)用是其未來的發(fā)展方向。由于納米金體內(nèi)清除速度慢以及毒性的不確定性等使其目前的抗腫瘤作用僅限于細胞實驗和動物實驗研究階段，在保證人體安全實驗之前需要更加充分的實驗研究基礎(chǔ)和結(jié)論，提高納米金生物探針對腫瘤細胞檢測的特異性，更好地明確其在放射治療中的增敏作用，更好地為患者服務(wù)。