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一种新电池可以使小鼠体内的癌细胞缺氧

当一个人把房间里的所有氧气都吸光时,这可不是什么好事。不过,当电池对肿瘤起作用时,这可能是一件好事。一项针对小鼠的研究表明,包裹在肿瘤周围的微型自充电电池可以去除癌细胞环境中的氧气,从而增强某些癌症疗法的功效。研究人员在3月31日的ScienceAdvances上报告说,将小电池包裹在乳腺癌肿瘤周围的小鼠,结合癌症治疗,显示肿瘤体积在两周内减少了90%。

实体瘤,例如那些可以在乳腺癌中发展的肿瘤,通常会快速生长-如此之快以至于肿瘤的生长速度快于其血液供应所能支持的速度(SN:5/10/17)。这意味着许多肿瘤的中心可能缺氧,氧气水平远低于周围组织。

“缺氧是一把双刃剑,”上海复旦大学电池材料专业的材料科学家夏永耀说。肿瘤中的低氧水平意味着身体的免疫细胞通常无法存活足够长的时间来杀死癌细胞(SN:2/22/17)。研究生物医学材料的复旦大学张凡解释说,缺氧细胞也对放射疗法甚至传统化学疗法等治疗有抵抗力,因为没有足够的血流来输送致命剂量。

“另一方面,它为肿瘤的精准治疗提供了一个靶点,”夏和张在新论文中写道。

缺氧可以作为称为缺氧激活前药的化学物质的灯塔。达拉斯德克萨斯大学西南医学中心的分子生物学家QingZhang说,这些化学治疗药物与一种连接化学物质相连,这种化学物质确保药物仅在低氧环境中才会发挥作用,他没有参与这项研究。

但是缺氧激活的前体药物在临床试验中并没有显示出太多益处,部分原因可能是它们所针对的实体瘤缺氧不均匀或缺氧不足。Xia和FanZhang想找到一种让肿瘤更缺氧的方法,让前药有更好的机会。

因此,研究人员和他们的同事部署了一种可以部分包裹肿瘤的微型柔性电池。电池的锌电极通过吸收环境中的氧气进行自充电。它还会产生高活性氧对,这些氧对会破坏DNA,但不是细胞可用的氧气形式。

通过吸收大部分可用氧气并产生大量活性氧对,仅电池一项就能够在植入两周后将小鼠体内的肿瘤缩小至其原始大小的26%。当与缺氧激活的前药结合使用时,平均肿瘤大小缩小了90%。

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