胶质母细胞瘤（Glioblastoma）作为一种侵袭性极强的脑癌，其治疗一直面临着严峻挑战。癌细胞极易扩散至邻近脑组织，使得外科手术难以彻底切除，因为医生必须小心避开健康脑区以防损伤。此外，血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）的存在也限制了药物和放射疗法有效抵达肿瘤部位。这些因素共同导致胶质母细胞瘤的五年生存率仅为约7%，预后极差。

为应对这些挑战，悉尼科技大学（UTS）、哈佛大学和河南大学的研究人员共同开发了一种“双重打击”纳米酶平台。该平台利用单一的智能纳米粒子系统，旨在同时解决手术切除不彻底和药物递送受限两大难题。相关研究成果已发表在权威期刊《科学转化医学》（Science Translational Medicine）上。

悉尼科技大学电气、机械与生物医学工程学院纳米医学讲席教授Bingyang Shi博士指出：“我们设计出了一种单一材料，能够按顺序完成两项任务。它既能在手术中为外科医生提供精准导航，又能在术后进行靶向清除治疗。”

该系统的核心是一种极其薄的二维材料片，其表面覆盖着通过半导体制造技术逐个精确放置的原子。这种独特的结构使得该材料能够在两种功能之间切换：它既可以在手术中辅助肿瘤成像，又能在术后进行光疗。值得注意的是，这两项功能均可通过相同的近红外光（near-infrared light, NIR）激活。

微小脑肿瘤细胞团的精准可视化

Shi教授解释道：“在手术过程中，该纳米粒子平台充当一种高灵敏度的成像剂。”通过在材料片上工程化设计的荧光染料，在肉眼不可见的近红外波长下会发出荧光，使外科医生能够清晰地看到小至44微米的单个肿瘤细胞簇。这一分辨率远超当前临床成像工具的极限。此外，附着在该材料上的靶向分子还能帮助其穿透血脑屏障，并特异性地聚集在胶质瘤细胞中，进一步提高了成像的精准性。

术后清除残余癌细胞的靶向治疗

一旦外科医生移除了肉眼可见的肿瘤，该材料可再次被施用于手术腔内，并利用相同的近红外光波长进行激活，从而开展术后光疗。Shi教授表示：“在可见肿瘤被切除后，同样的材料被注入手术腔，并用相同的光波长重新激活，进行术后光疗。此时，材料中的铂原子能将肿瘤自身的过氧化氢（hydrogen peroxide, H2O2）转化为氧气，从而抵消通常会保护癌细胞免受治疗的低氧环境。与此同时，近红外光还能产生热量和活性分子，协同摧毁手术未能触及的微观癌细胞。”

这项治疗策略旨在解决胶质母细胞瘤的一个主要难题：即使在可见肿瘤被切除后，微观癌细胞仍可能残留在脑部，这些存活的细胞可能在日后导致肿瘤复发。

在胶质母细胞瘤小鼠模型中，这种纳米粒子方法显著降低了术后肿瘤复发率。所有接受治疗的小鼠在60天时仍全部存活，而仅接受手术的小鼠平均存活期为42天。后续测试也未发现与该治疗相关的任何神经或运动功能障碍。

前景光明，但仍处于早期研究阶段

尽管取得了令人鼓舞的成果，研究人员强调该技术目前仅在动物模型中进行了测试。

Shi教授表示：“这些结果非常令人鼓舞，但这仍是早期研究，仅在小鼠模型中进行，而非人体——这一区别至关重要。其成像和治疗性能还需要在人脑规模上进行确认。”

他补充道：“如果这一技术能在后续验证过程中持续表现出色，我们希望外科医生有朝一日能在手术中看到更多肿瘤，并在术后清除更多残余细胞。这是朝着降低复发率迈出的有意义的一步，而复发率仍是胶质母细胞瘤患者面临的最大挑战之一。”