近日,西班牙国立研究委员会的R. Rodríguez-Oliveros和J. Sánchez-Gil在《光学快报》上发表题为“Gold nanostars as thermoplasmonic nanoparticles for optical heating”的研究,证实纳米金星(gold nanostars)可作为高效的光热转换纳米颗粒,用于肿瘤热疗。这种纳米颗粒因其独特的星形结构,在近红外光照射下能产生显著的热效应,有望成为癌症光热治疗的新工具。
纳米金星的尺寸极小,约1000颗金星的跨度才相当于一根人类发丝的直径。然而,这些微小的星形金颗粒却能成为对抗肿瘤的有力武器。此前的研究已表明,金属或其它材料的纳米颗粒可以被靶向递送至肿瘤部位,随后通过激光或磁场操控,利用加热效应杀死恶性肿瘤细胞。而这项新研究指出,将金颗粒塑造成星状结构能够显著提升其光热转换效率。
金本身是一种极好的等离子体材料,其表面的自由电子能够有效捕获光线并产生局域表面等离子体共振。当金颗粒表面被塑造成长而尖锐的“钉子”状时(即星形结构),被激发的电子会在尖端聚集,从而产生更强的电场增强效应和更高的温度。研究人员报告称,与球状金纳米颗粒相比,一个具有8个尖端的星状金颗粒能够产生高达10倍的温度升高。此外,纳米金星能够吸收能量较低(波长较长)的近红外光,这使得治疗时更容易避免对周围健康细胞的损伤,因为生物组织在近红外波段吸收较弱,光穿透深度更大。
理论上,具有20个尖端的星状颗粒可能效果更佳,但科学家尚未完成相关计算。研究人员此前已开发出多种用于癌症治疗的纳米颗粒,例如在光动力疗法中,纳米颗粒可携带光敏分子进入肿瘤,在光照下产生活性氧杀灭癌细胞,其效果优于常规方法。而纳米金星的光热疗法则直接利用光热转换产生高温,实现肿瘤消融,具有非侵入性和高时空选择性的优势。