奈米微型機器開道 癌症治療新手法

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消滅癌症一直是近代醫學最關切的議題,最近科學家發明一種由光能所驅動的奈米微型機器,可像電鑽一樣快速轉動,並且可於單個細胞的膜上鑽孔,或許能協助將治療劑導入細胞或直接誘導癌細胞的死亡。這項研究發表在自然雜誌。

美國北卡羅來納州立大學和英國的研究人員,在實驗室中展示奈米機器如何在短時間內經過紫外線激發,能每秒旋轉 2-300萬次,並且完全鑽透前列腺細胞的細胞膜,完全殺死了細胞。研究人員使用的機器是根據2016 年諾貝爾化學獎得主 Bernard Feringa 的發明。這種機器是槳狀的原子鍊,當被給予能量時,就會單向移動,所以當由光源所激擾時,就會開始旋轉,非常適合用來當作細胞靶向分子的一部分。科學家在實驗室中創造數個可在特定細胞上居住的電動分子,並且觀察如果由光所激活時會發生什麼變化。

綠色部份為奈米機器鑽孔痕跡

土爾實驗室過去就展示過分子馬達,假使沒有特別被定向,那麼被紫外線激發的分子馬達,在溶液中的擴散就會增強。因而鑽頭需要旋轉 2-3 兆赫,也就是每秒2-3百萬次,才能克服相鄰分子造成的障礙。這些奈米機器的直徑小到可以將其中50,000 個放在人的髮絲上,但是若將把向和驅動組件結合在一起,就能讓分子機器實際用來治療疾病。 實驗人員創造了 10 種變體,包括不同尺寸的分子馬達和攜帶肽並用來靶向致細胞於死亡的奈米機器,以及與其他奈米機器相同但沒有馬達的對照組。 實驗人員首先成功測試了電動分子打開合成脂質雙層囊泡的能力,並且使得染色容易進入,接下來,他們在囊泡內捕獲分子馬達,並且觀察螢光染色退色的狀況,這表明分子馬達已通過囊泡壁。 這項實驗在活體細胞上測試了馬達,包括人類前列腺癌細胞。實驗表明,沒有紫外線觸發器,電機可以定位特定細胞,但只停留在靶細胞的表面上,並且不能鑽入細胞。然而,當觸發時,電機迅速穿過膜。

帕爾博士 (Dr. Robert Pal) 的實驗室預期奈米機器可有效靶向一系列目前難以治療的癌症,諸如乳腺癌和黑色素瘤,代替現有的化療。他說:「未來這種方法可以成為一種非侵入性癌症治療的可能選項,大大提高全球的癌症生存率,為患者謀求福利。」

研究人員已進一步在微生物和小魚身上進行試驗以探索這種機器在體內的實際功效,希望未來迅速將其移動到哺乳類動物的身上,以測試奈米機器對廣泛藥物療法的療效。

資料

Motorized molecules drill through cells

作者

江 盛之

擅長觀察生技及醫療時事,並關心國際間最新醫療科技動態與發展,運用淺顯易懂的說明方式,讓讀者快速閱讀並理解。

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