量子物理学帮助摧毁癌细胞

癌症细胞死亡会在三天内触发x射线主要集中在含有载碘纳米颗粒的肿瘤组织上。碘释放电子打破肿瘤导致细胞死亡

把金属暴露在光下会释放电子，这种现象被称为光电效应。阿尔伯特·爱因斯坦在1905年对这一现象的解释预示了这一现象的诞生量子物理学领导这项研究的iCeMS分子生物学家Fuyuhiko Tamanoi说。“我们的研究提供的证据表明，这种效应可能在癌细胞中重现。”

这是癌症长期存在的问题放射治疗在肿瘤中心，由于缺乏深度穿透，氧气水平较低，是否无效血管．当x射线照射细胞内的分子时，需要氧气来产生破坏dna的活性氧。

Tamanoi和松本幸太郎(Kotaro Matsumoto)及其同事一直在试图通过寻找更直接的方式破坏癌症DNA来克服这个问题。在早期的研究中，他们发现了钆纳米粒子可以用50.25千电子伏的同步加速器产生的x射线杀死癌细胞。

在目前的研究中，他们设计了多孔的、携带碘的有机硅纳米颗粒。碘比钆便宜，释放电子的能量更低。

研究人员将他们的纳米颗粒分散到含有多个癌细胞的肿瘤球状3D组织中。用33.2 keV的x射线照射球体30分钟，它们在3天内被完全摧毁。通过系统地改变能量水平，他们能够证明33.2 keV x射线对肿瘤的破坏效果最佳。

进一步的分析表明，纳米颗粒被肿瘤细胞吸收，定位于其细胞核外。在组织上照射适量的x射线能促使碘释放电子，然后导致核DNA的双链断裂，触发细胞死亡。

Matsumoto说:“我们的研究代表了在癌细胞中应用量子物理现象的一个重要例子。”“似乎在DNA附近产生了低能电子云，导致双链断裂，难以修复，最终导致程序性细胞死亡。”

研究小组下一步想要弄清楚当碘原子暴露在x射线中时，电子是如何从碘原子中释放出来的。他们还在研究将碘放置在DNA上而不是靠近DNA以提高疗效，并在癌症小鼠模型上测试纳米颗粒。

研究结果发表在《科学》杂志上科学报告．