研究人员设计治疗方法以在癌症治疗期间保护骨骼

中佛罗里达大学材料科学工程师MelanieCoathup和SudiptaSeal设计了一种氧化铈纳米颗粒——一种人造酶——可以保护骨骼免受辐射损伤。纳米颗粒还显示出改善骨再生、减少血细胞损失和帮助杀死癌细胞的能力。

他们与奥克兰大学、北卡罗来纳A&T大学、谢菲尔德大学和英国哈德斯菲尔德大学合作的研究发表在BioactiveMaterials上。

大约50%的癌症患者接受放射治疗——一种使用带电粒子杀死癌细胞的治疗。大约40%的患者通过这种疗法治愈。然而，骨损伤是一种副作用，影响了大约75%的接受放射治疗的患者。

“由于钙含量高，骨骼吸收的辐射比其他组织多30-40%，因此它是一个常见的损​​伤部位，”UCF的Biionix教员集群主任Coathup说。“辐射使骨头变脆，容易骨折。由于辐射造成的损伤，许多人无法修复他们的骨折。在某些人中，这导致截肢来解决并发症。”

虽然放射治疗束直接针对肿瘤，但周围的健康组织也会受到损害，并可能给患者带来许多额外的健康问题。

“目前，没有真正的药物或疗法可以保护健康组织免受辐射造成的损害，”Coathup说。“这不仅是接受放射治疗的癌症患者的问题，也是宇航员和未来深空探索的问题。”

身体对辐射的天然防御是一组称为抗氧化剂的酶，但这种防御系统很容易被辐射淹没，并且它本身不能保护身体免受伤害。Seal是一位领先的纳米技术专家，他设计了一种氧化铈纳米颗粒(或nanoceria)，它可以模仿这些抗氧化剂的活性，并在保护细胞免受DNA损伤方面具有更强的防御机制。

“纳米陶瓷与专门设计的再生晶格结构配合使用，负责破坏有害的活性氧，这是放射治疗的副产品，”Seal说。

Coathup与博士后研究员FeiWei合作，在接受放射治疗的活体模型中测试了纳米酶。

“我们的研究表明，将大鼠暴露在与癌症患者相似水平的辐射下会导致骨骼脆弱和受损，”Coathup说。“然而，当我们用纳米酶治疗动物时，在三天内的三剂辐射之前和期间，我们发现骨骼没有受到损伤，并且具有与健康骨骼相似的强度。”

该研究还表明，纳米酶治疗有助于杀死癌细胞，这可能是由于酸度增加，并防止通常发生在癌症患者身上的白细胞和红细胞损失。白细胞和红细胞计数低意味着患者更容易受到机会性感染，对抗癌症的能力更差并且更疲劳。另一个有趣的发现是，纳米颗粒还增强了健康细胞产生更多抗氧化剂、减少炎症(这也会导致骨质流失)和促进骨骼形成的能力。

未来的研究将寻求确定纳米酶的适当剂量和给药方式，并进一步探索纳米酶如何帮助杀死癌细胞。研究人员还将他们的研究重点放在乳腺癌的背景下，因为女性比男性更容易受到骨骼损伤。

“癌症患者已经在与一种疾病作斗争，”Coathup说。“他们不必担心骨折和组织损伤。所以我们希望这一突破将帮助幸存者恢复正常和健康的生活。”