InVisor科研新闻 | 传奇“夜光杯”材料精准定位癌细胞，看你还往哪里跑！

大家是否还记得电影《滚蛋吧，肿瘤君！》？当InVisor芳老师看到主角熊顿顶着光头和抗癌姐妹们在地下通道随着音乐欢乐地蹦跶的时候，她的乐观像阳光一样穿透了一切。虽然这位可爱的人儿还是离开了我们，但我们对抗病魔的信心永不消逝，这次的新冠疫情也一样！！

那么，怎样才能挽救这些被癌症折磨的生命？怎样才能防止癌症的恶化呢？

科学家们发现，癌症之所以难除，是因为它们非常“狡猾”。除了病人自身免疫力以及心理因素差容易导致癌症治疗失败外，恶性肿瘤的转移也是首要原因之一。据科学统计，大约有90%的由癌症引发的死亡都是因为原发肿瘤细胞转移到其他身体部位甚至是整个机体导致的。一般细胞不能扩散到其他部位是由于它们在前进的路上会遇到一些由机体自身所设定的障碍，要想得到“Freedom”，就必须先改变自己～例如重塑自己的细胞骨架（Cytoskeleton）使自身的流动性更好；还必须在细胞质膜（Plasma Membrane）上长出一些蛋白质（Proteins），这些蛋白质就像攀岩运动员的手一样，以帮助附着在其他细胞表面和细胞外基质（Extracellular Matrix）并向前迁移。但是，它们最终都会遇到一个自己无可奈何的大障碍：基底层（Basal Lamina）或基底膜（Basement Membrane）。这些障碍是组织外围一层厚厚的蛋白质和糖蛋白（Glycoproteins），就像特朗普建的移民墙一样，非常地牢固，一般癌化的细胞到这儿翻不过去了，然后被巡逻的免疫细胞干掉。

但是，有些癌细胞癌化的时候天生自带“神器”，它们可以分泌出一种叫做间质金属蛋白酶（MMP – Matrix Metalloproteases），这些蛋白酶就像老虎钳一样可以把基底膜剪穿，癌细胞就可以灵活地溜过去，再经淋巴道和血管等途径荼毒其他部位。这也是科学家们十分头疼的一点，因为一旦要想再次定位到这些癌细胞就很困难了，这些癌细胞会吸取上次被发现的“教训”，把自己变得很小，并且伪装地跟其他细胞一样“人畜无害”，同时还随机分散到各个部位，防止医生们将它们一网打尽。医生要是一个一个地找非常耗时，还没等到用药，可能人也就不行了，所以，许多科研人员都一直想找到一种方法可以一劳永逸地快速找到癌细胞。

最近，来自天津大学化工学院的仰大勇教授团队就发明了一种“癌细胞GPS定位技术”，可以帮助医生实时监控癌细胞去向。而这一项技术的核心就在于一种叫做“新型长余辉水凝胶”的物质。这种物质其实主要是由两种物质组成：具有肿瘤靶向性“长余辉纳米探针”和“海藻酸钠水凝胶”。

如果说长余辉可能很多同学会不太熟悉，但是如果说到“夜明珠”或者“夜光杯”，芳老师相信大家都听说过古时候一颗夜明珠有多贵，抑或是想到唐代诗人王翰的《凉州词二首》其一的首句：葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。（当然王翰诗中的“夜光杯”并不是真正意义上的夜光杯，而是指由美玉制成的杯子～）不管怎样，长余辉这种物质其实并非现代产物，而是几千年前就有的物质。它本质上是一种吸收能量而发光的材料，比如要是长余辉在白天光照下尽可能地吸收阳光，在晚上就能将白天吸收到的能量以光的形式释放出来，并且余辉持续时间很长，像1996年的Matsuzawa就发现铕（Eu）和镝（Dy）掺杂的铝酸锶（SrAl2O4）体系就可以持续发光十小时，具有较高的耐久性。而所谓水凝胶，就是一类亲水性的三维网络状高聚合物，在水中可以汇聚大量体积的水并保持不溶解的状态，特性很像一种软组织。之所以使用水凝胶，是因为它的免疫原性太低，与生物机体能够很好相容，许多医学领域的技术如伤口愈合，细胞的移植分化都会使用到水凝胶物质。

海藻酸钠则只是水凝胶的一种聚合物单体，在医学上一般是用作治疗黏膜组织的药物载体，但学习食品安全的同学们可能更熟悉的是它可以用来制作食物，在挂面和粉丝中加入海藻酸钠可提高食物的拉力和韧性，如果在面包和水果表面添加一些海藻酸钠可延长食物的贮藏时间（说得InVisor芳老师都饿了……）。此外，海藻酸钠本身就是从一种名叫马尾藻的藻类中提取碘后的副产物。基于长余辉良好的发光耐久性，研究团队将其制备成“纳米探针”。这种探针是一种生物传感器，尺寸仅1至100纳米，能在细胞内实时监控，并且对细胞不造成或仅造成微小伤害，生物相容性较好。仰大勇教授团队将长余辉一类物理化学换能器与特异性的生物活性材料进行有机结合，依靠生物活性材料精准地定位癌细胞，然后通过长余辉可自主发出近红外光的物理属性对癌细胞进行示踪，这样癌细胞就像是安装了一套GPS定位系统，可以让其转移路线暴露无遗，这对于癌症患者们肯定是一个大大的好消息，希望这项技术能早日用于治疗癌症！！

当然，这项研究结果由于采用了纳米技术也发表到了纳米科技领域权威期刊《纳米快报》（NanoLetters）上，这是由美国化学学会于2001年出版的月刊，主要涵盖纳米科学应用板块的内容，影响因子为12.279。虽然这部期刊相对于很多期刊都比较年轻，但由于纳米技术是新世纪的科技，并且快报在科技更新与传播速度上比一般期刊要快，更贴近实事，所以综合而言《纳米快报》都是一部不错的期刊，芳老师期待有意愿的InVisor同学来申请哦～