近日,《Scientific Reports》期刊發表了俄羅斯、英國及美國的研究團隊,所研發的奈米電極分析藥物在細胞毒性的方法,特別是可以應用在治療癌症時,來快速分析化療藥物毒性,預測患者的存活率。

科學家製作奈米電極  不破壞細胞又可分析細胞毒性

分析藥物對細胞毒性時,往往都要破壞細胞才能夠進行檢測;而由俄羅斯、英國和日本所組成的研究團隊,將應用在離子掃描顯微術中的奈米毛細管改造,利用碳填充毛細管後,再把末端塗上鉑,製作成奈米電極。這樣的奈米電極可以觸摸細胞,更在刺入細胞內部時,不會破壞細胞,細胞上的奈米孔洞會在奈米電極拔出時瞬間癒合

目前奈米電極可以測定細胞那些毒性?

研究團隊透過對奈米電極進行的反覆實驗指出,它可以用來測定PH值、活性氧含量、三磷酸腺苷值、葡萄糖及銅離子含量,也可以更廣泛地應用在測量任何一種藥物在作用活體細胞中,所產生的毒素濃度。因此,研究團隊就利用奈米電極測量化療中的磁性奈米粒子的毒性

化療中的磁性奈米粒子毒性

化療中的磁性奈米粒子,會在細胞內部形成活性氧。活性氧是通過細胞新陳代謝或是電離輻射作用形成的氧離子、自由基和過氧化物。當細胞中活性氧含量的提升時,會使細胞因氧化作用而受損。因此,檢測細胞內活性氧含量,是評估磁性奈米粒子的毒性指標。而據臨床統計,約70%化療患者死於藥物毒性,若能及時評估藥物毒性,就能增加患者的存活率

而研究團隊表示:「我們在碳奈米電子基礎上研製出了穩定的探針,碳奈米電子在塗上催化活性鉑層後可測定細胞內部的活性氧。這一方法的靈敏度,明顯高於傳統標準的活性氧測定方法:原有的技術無法發現活性氧的差別。」

使用奈米電極檢測化療前後的癌細胞活性氧含量,發現經過10奈米的氧化鐵奈米粒子化療過後的癌細胞,氧化活性發生了變化,但傳統的活性氧測定卻無法顯示明顯差異,這種新方法可以作為快速分析化療效果的工具。」

奈米電極檢測對於藥物臨床研究的重大意義

類似氧化鐵等的磁性奈米粒子,廣泛用於標靶藥物傳遞、核磁共振成像的造影劑極高溫療法(高溫清除內部腫瘤)及放射性核素治療。研究人員需要對使用類似粒子,是否會對患者造成傷害進行評估。因此,開發可高效分析生物反應和預測毒性的方法就顯得尤為重要。

而奈米電極法可以在活體的單細胞中進行分析,不需要使用動物實驗,且能更快速、靈敏、經濟有效地評估單細胞中奈米粒子的毒性,所以對藥物臨床研究具有重大意義

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文/黃聖筑  圖/許嘉真