中国科学院院士、中国医学科学院学部委员施剑林：如何将纳米催化医学用于肿瘤治疗

纳米材料是一个物理概念，催化反应是一种化学作用，而肿瘤是一个医学难题。

正常人在日常生活中每天都会产生很多癌细胞，这些癌细胞都是单个的癌细胞，免疫系统可以识别去除掉。一旦变成一个团簇，到某处定植，肿瘤就会产生。

那么，纳米催化医学是什么？如何将纳米技术和化学反应应用在医疗领域？

纳米催化医学能在肿瘤治疗领域发挥怎样的作用？

“我们正在考虑使用纳米技术、材料，特别是一些人很不屑一顾的无机材料，看能不能在医疗领域，特别是在肿瘤治疗领域里面发挥作用。”中国科学院院士，中国医学科学院学部委员，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员施剑林，在“创·在上海”大中小企业融通科创论坛暨“无科创 无未来”复旦管院科创走进嘉定活动现场说道。

基于氧调控的纳米催化医学

纳米医学，就是将纳米技术、纳米材料用到医学里面，把药做成纳米级别，提高药物的生物利用率。

“比如说把药物包含在材料里面做靶向的药输，来提高药效，减少毒副作用等等。也可以把材料作为一种造影剂，用在磁共振、CT等。还可以把材料用在多功能多模式协同治疗、影像导航的疾病治疗。”施剑林说，“自二十余年前，纳米医学的概念诞生出来之后，进步是非常显著的，基础研究成果非常多，但是临床的挑战依旧存在，也就是说还没有真正在临床上实现转化和应用。”

于是，在纳米医学的基础上，施剑林团队首次提出了纳米催化医学的概念。

施剑林表示，纳米催化医学理论上可以解决药物的毒副作用问题——通过将无毒、低毒的材料输送至肿瘤的病灶部位，并响应肿瘤的微环境，然后瘤内原位发生催化反应，产生癌细胞毒性物种，来达到疾病治疗的目的。在此过程中，材料到了正常器官，比如肝脏、肾脏，也不会产生毒副作用。

施剑林介绍：“这个过程怎么实现？我们的策略是氧调控。我们不是生物和医学出身，对很多生物的内容不是特别熟悉和了解，但是我们熟悉简单的分子，比如说氧。我们通过活性氧调控做疾病治疗，在肿瘤里面原位产生活性氧，基于活性氧来调控肿瘤的微环境。”

“纳米催化，原来是用于肿瘤治疗，但其实不仅可以治疗肿瘤，对于其他的疾病也可以运用纳米催化来解决，比如说炎症。因此，我们把这个概念拓展为纳米催化医学，这是中国人自己提出的一个新的概念，希望在这个领域内能够引领这方面的研究。”

纳米催化肿瘤解聚取得突破

众所周知，化疗作为一种肿瘤治疗方法，在起到缓解病情的作用的同时，也存在疗效低，毒副作用特别强，容易产生耐药性，容易转移和复发等缺点。

施剑林介绍，肿瘤治疗的方法要反其道而行之，不是消除肿瘤，而是在肿瘤里面原位产生ROS，从而提高肿瘤治疗效率，在这个过程中不会在其他部位产生化学反应而生成ROS，不会对其他组织产生影响。

“我们在纳米催化的基础上，发展了更新的策略。我们不仅不使用化疗药物，同时在治疗过程中也希望它不产生有毒药物，甚至对某些肿瘤我们的材料不要进入循环系统。我们只是通过灌注的方式，通过一些特殊的过程实现肿瘤治疗。”施剑林说，“如果能实现不让活性氧产生，甚至我们的材料不进入循环系统，从理论上讲这是一个完全安全可靠的肿瘤治疗方法。”

到目前为止，纳米催化肿瘤解聚治疗已经取得一定突破并在临床实验成功。

肿瘤解聚是将已经定植的肿瘤团簇，或者长成的一个瘤子，通过解聚单个癌细胞，使其在血液循环里就可以去除。“但是对一些具体的肿瘤，比如说肠癌、膀胱癌，解聚之后，随着小便、大便排出体外，没有必要杀死细胞，只是解聚，排出体外以后问题就解决了。它的原理就是破坏肿瘤细胞之间连接的钙黏蛋白。”

2022年7月12日，世界上首个通过纳米催化解聚癌细胞治疗直肠癌的手术取得了成功。“这个患者是直肠癌，经过手术复发，医生认为不好做第二次手术，用我们的材料进行灌注治疗，做了六次，清除率60%以上，我们认为清除率是有70%-80%。我们可以通过CT看到，灌注之后大部分瘤子已经被去除，随着灌注次数的增加，清除的效率也会增加。我们当时还担心患者出血，结果通过对病人各项生命体征的检验，我们没有发现任何异常，在过程中也没有出血。”施剑林介绍道。

除了对肿瘤的治疗，纳米催化医学的抗氧化作用，也能通过化学反应来消除骨细胞中的酸性，同时促成骨，逆转免疫微环境，从而达到逆转骨质疏松的目的。

“纳米催化免疫治疗通过激活免疫系统，是一个未来的发展方向，目前在实验室正在加紧部署，通过纳米催化，通过免疫治疗，来实现肿瘤的治疗。关于纳米催化肿瘤解聚，我们认为未来很有可能在临床上获得应用，我们现在也在做转化，希望我们在成功的1%里面。”

封面图片来源：每经记者 许立波 摄