美国科罗拉多大学博尔德分校（University of Colorado Boulder）的研究人员提出了一种利用声波“软化”肿瘤的新型癌症治疗思路，有望提高化疗药物的治疗效果并降低对正常组织的损伤。相关研究成果近日发表于期刊 ACS Applied Nano Materials。
癌症是美国主要死亡原因之一，仅次于心脏病。化疗作为常用治疗手段，其原理是破坏快速生长和分裂的肿瘤细胞，但在临床实践中疗效往往受限。一方面，许多实体瘤组织结构致密，药物难以渗透到肿瘤内部；另一方面，化疗药物也会损伤正常细胞，引发明显副作用。
在这项研究中，研究团队将高频超声波与一种对声波敏感的纳米颗粒结合，尝试通过改变肿瘤组织的物理性质来改善药物输送。论文第一作者、科罗拉多大学博尔德分校前研究生 Shane Curry 及其合作者发现，这种方法可以降低肿瘤组织中部分蛋白质含量，使组织结构变得更“柔软”。
论文通讯作者、该校化学与生物工程系副教授 Andrew Goodwin 指出，肿瘤组织在结构上类似一座道路规划混乱的城市，尽管存在“通道”，但药物难以高效通行。通过软化肿瘤组织，有望改善药物在肿瘤内的运输条件，从而增强化疗效果。
超声波此前已被用于肿瘤治疗，其高强度声波可直接破坏肿瘤组织，但同时也可能损伤健康组织并带来安全隐患。研究人员设计的纳米颗粒可以在较低强度的超声条件下发挥作用，从而降低治疗风险。Curry 表示，许多肿瘤治疗方法面临的共同难题是在不伤害正常组织的情况下实现足够的治疗强度，这类声响应颗粒或可拓展多种疗法的应用空间。
从物理学角度看，声波是压力变化在介质中的传播形式。医学超声成像正是利用声波在体内组织间反射的原理实现可视化。用于治疗时，强超声可破坏组织，但也可能破坏血管并增加肿瘤转移风险。为此，研究团队开发了一种直径约100纳米的二氧化硅颗粒，其表面包覆脂质分子，在超声作用下会快速振动，引发周围水分汽化并产生微小气泡，即所谓的空化（cavitation）效应。
实验显示，在二维肿瘤细胞培养模型中，这些颗粒与超声结合会破坏肿瘤组织；而在更接近真实生理环境的三维肿瘤模型中，治疗主要降低了细胞外基质中某些蛋白的含量，使组织变软，但并未直接破坏细胞结构。研究人员认为，这一结果表明该方法可能在软化肿瘤的同时减少对健康组织的损伤。
研究团队认为，该技术更适合用于肿瘤位置相对集中的癌症类型，如前列腺癌、膀胱癌、卵巢癌和乳腺癌，而对血液系统或骨骼相关的弥漫性肿瘤则可能不适用。目前，研究人员已在小鼠模型中开展进一步实验，并设想未来可将这些纳米颗粒与抗体结合，经血液系统靶向递送至肿瘤部位，再配合聚焦超声进行治疗。
Goodwin 表示，过去十年中聚焦超声技术已取得显著进展，如果实验室中开发的声响应纳米颗粒能够与临床声学成像和治疗技术相结合，或将为癌症治疗提供新的工具。
参考文献：Shane D. Curry et al, Effect of Inertial Cavitation by Ultrasound Active Silica Nanoparticles on 2- and 3D Cellular Systems, ACS Applied Nano Materials (2025). DOI: 10.1021/acsanm.5c04443
编辑：王洪
排版：李丽
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