胶质母细胞瘤（glioblastoma）是中枢神经系统中最具侵袭性的原发性恶性肿瘤，其五年生存率仅为7%左右。这种肿瘤的凶险之处在于，它会将显微镜级别的癌细胞簇播散至周围健康脑组织，使得手术完全切除变得异常困难；同时，血脑屏障（blood-brain barrier）又限制了化疗和放疗药物的有效递送。面对这一双重挑战，来自悉尼科技大学（UTS）、哈佛大学和河南大学的研究团队开发了一种“双重打击”纳米酶平台，旨在用同一种智能纳米材料同时解决手术导航和术后残留癌细胞清除两大难题。相关成果于2026年8月5日发表在《科学转化医学》（Science Translational Medicine）上。
单一材料，两阶段功能
“我们设计了一种单一材料，能够按顺序完成两项工作，”悉尼科技大学生物医学工程系纳米医学讲席教授石冰洋（Bingyang Shi）博士表示，“它既是手术中外科医生的精准‘向导’，又是术后针对残留癌细胞的靶向‘清道夫’。”该平台的核心是一种超薄二维纳米片，其上原子级分散地负载了单个铂原子，这种结构是通过借鉴半导体制造工艺的原子层沉积技术实现的。这种独特的结构使材料具备两种截然不同的功能：在近红外光激活下，它既能作为高灵敏度的成像造影剂，又能发挥光热和光动力治疗作用。
术中成像：照亮微小肿瘤簇
“在手术过程中，它充当一种高灵敏度的成像剂，”石冰洋教授解释道。纳米片上修饰的荧光染料在近红外光照射下会发出肉眼不可见的荧光，使外科医生能够识别小至44微米的单个肿瘤细胞簇，这一分辨率远超现有临床影像工具。此外，材料表面还连接了靶向分子，能够帮助其穿越血脑屏障，并特异性地富集于胶质瘤细胞中。这意味着，医生可以在术中实时发现那些传统影像技术无法探测到的微小癌细胞团，从而更彻底地切除肿瘤。
术后光疗：清除残留癌细胞
“当可见肿瘤被切除后，我们将同一种材料注入手术腔，并用相同波长的光重新激活，进行术后光疗，”石冰洋教授说。在这一阶段，纳米片上的铂原子能够将肿瘤微环境中的过氧化氢（H₂O₂）催化转化为氧气，从而缓解肿瘤内部的缺氧状态——这种缺氧环境通常会保护癌细胞免受治疗；与此同时，近红外光照射产生的热量和活性氧（ROS）能够协同杀伤手术无法触及的残留癌细胞。这种“催化+光疗”的联合策略，旨在从多个维度瓦解癌细胞的防御机制。
在胶质母细胞瘤小鼠模型中，该治疗显著抑制了术后肿瘤复发。接受治疗的小鼠在60天时全部存活，而仅接受手术的小鼠中位生存期仅为42天。后续安全性评估未发现治疗引起的神经或运动功能缺陷，表明该平台在有效性的同时具有良好的生物相容性。
迈向临床：仍需跨越关键障碍
“研究结果非常令人鼓舞，但这仍是基于小鼠模型的早期研究，而非人体试验——这一区别至关重要，”石冰洋教授强调，“其成像和治疗性能还需要在人类大脑的尺度上得到验证。”目前，该技术仍处于临床前阶段，需要经过大量测试才能确定其在人体中的表现。研究人员尤其需要验证，这种纳米材料能否在体积大得多的人类大脑中有效实现成像和治疗功能。“如果这一过程能够持续取得进展，我们希望未来外科医生能在手术中看到更多肿瘤，并在术后治疗更多残留病灶。这是朝着减少复发迈出的重要一步，而复发正是胶质母细胞瘤患者面临的最大挑战之一。”
DOI: 10.1126/scitranslmed.aeb8054