纳米金的光热效应

与传统药物载体相比，纳米药物载体具有体内稳定，生物兼容性好，免疫原性低，易体内降解和底细胞毒性等优点。近年来大量研究显示：纳米金棒（Gold nanorods）具有良好的光学特性，在特定激光波长的刺激下，温度在较短的时间内可以迅速升高5-10℃，并且不同长径比的纳米金棒其光热效应也有所不同（光热效应的主要原因是纳米金棒在特定波长的激光照射下会因为偏振作用将光能转化为热能），同时还发现纳米金棒自身具有对肿瘤细胞的选择性杀伤作用，纳米金棒对肿瘤细胞的细胞毒性相比对普通细胞毒性高约15%。

 

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肿瘤热疗是利用物理能量在肿瘤组织中聚集产生热效应，使肿瘤处的组织温度上升到有效的治疗温度（41-46℃），使得肿瘤组织受到不可逆的热损伤，相比较于手术、放疗、化疗，有期无毒副作用，不损伤人体正常组织，不破坏自身免疫力等优点，同时热疗不但对肿瘤细胞有直接的细胞毒效应，还可以增强化疗、放疗的疗效，提高机体免疫力，且没有细胞特异性，可广泛应用于各种肿瘤细胞，并且会克服化疗药物易产生耐药性的特点。

 

生物组织和体液在780-900nm的近红外区域的光吸收和散射少，且生物分子的生色团和水分子在这个光谱区域内不会有强吸收，较其他波段的激光对人体的伤害较小，因而在近红外区有很强的吸收且共振吸收峰位可调的纳米金棒被应用到肿瘤热疗中。

常规形貌与吸收峰：（纳米金棒长径比可调，仅作为参考）

形状	粒径/长径比	吸收峰
球形纳米金	2-5nm	510nm
球形纳米金	10-40nm	520nm
球形纳米金	50nm-100nm	540nm
纳米金棒	长径比为2	660nm
纳米金棒	长径比为3	720nm
纳米金棒	长径比为3.6	800nm
纳米金棒	长径比为4	780nm

纳米金棒的合成过程过会加入CTAB（十六烷基*基溴化铵），CTAB作为一种表面活性剂对细胞会产生一定的影响，使得纳米金在血液中极不稳定，通常使用巯基聚乙二醇（PEG-SH）对纳米金棒表面的CTAB分子进行置换。PEG可增加纳米粒子的生物相容性和生物稳定性。与正常组织相比，肿瘤组织内的血管具有高渗透性和滞留效应（即EPR效应），故大分子及多聚物优先渗入到肿瘤组织中，所以连有PEG的纳米金增加了自身的通透性，使其在肿瘤组织中优先聚集。并且由于肿瘤组织的淋巴管翟晓，使其长时间的保存大分子，而正常组织会迅速清理外来粒子。

 

（EPR效应导致大分子积累）

肿瘤组织由于缺氧，营养低下，PH值较低等，更不易耐受高温，且由于肿瘤组织血管结构紊乱，功能失调，加热时血流不会明显增加，因此肿瘤组织的循环血流量比正常组织少得多，更加容易储热温度升高，同时肿瘤组织含水量多余正常组织，易于被加热，从而引起组织的热损伤（高温使癌细胞膜收到破坏，抑制DNA，RNA及蛋白质的合成，破坏细胞核支架、细胞骨架修复酶，从而使细胞骨架散乱，使其增殖受到抑制从而死亡）。

 

(热诱导细胞凋亡信号通路图)

除了利用纳米金对近红外吸收特性实现对肿瘤细胞的杀伤，同时还利用了其在近红外区对光的散射作用进行光学成像实现对病变部位的监测，将纳米金与肿瘤细胞表面受体的抗体连接，该结合物就可靶向定位于肿瘤细胞部位，在近红外的激发下，就可以检测到肿瘤细胞从而实现肿瘤的检测和诊断。除了抗体，叶酸也是肿瘤细胞的靶向因子，因为肿瘤细胞会过量表达叶酸盐搜题的配体——叶酸，所以可将叶酸通过巯基聚乙二醇修饰到纳米金棒上，用于特异性识别和杀死肿瘤细胞。

 

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