关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑订阅我们的屡获殊荣的新闻报道，以示支持。 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
哈佛-麻省理工学院健康科学与技术部 (HST) 今天宣布 杰弗里·冯·马尔茨安 为本年度 3 万美元 Lemelson-M.I.T. 学生奖 的获得者，以表彰其开发了一种利用纳米级金颗粒靶向恶性肿瘤并杀死 癌细胞，同时保护健康组织的技术。该奖项设立于 1994 年，每年颁发给为科学或技术领域做出重大贡献的麻省理工学院高年级学生或研究生。
28 岁的博士候选人冯·马尔茨安说，这种方法利用了“肿瘤的行为方式就像肿瘤一样”，这意味着恶性肿瘤会尽可能快地触发新血管的生长，以滋养并使其茁壮成长。但冯·马尔茨安没有喂养这些肿瘤，而是依靠这些超多孔的新生血管将棒状金纳米粒子（注射到癌症患者体内）输送到肿瘤内部，在那里它们会附着在恶性组织上。
尽管其他研究人员已经测试了使用纳米粒子对抗癌症的方法 (在此处阅读另一项麻省理工学院-哈佛大学的努力)，但冯·马尔茨安开发了两种方法来攻击纳米粒子在那里安顿下来后的肿瘤。第一种方法是将近红外激光照射到患者皮肤上肿瘤上方的区域；光线会使金加热到足以中断和破坏癌细胞的程度，而对周围的健康细胞造成的损害很小（如果有的话）。在临床前小鼠试验中，单次纳米粒子注射（包括数万亿个纳米粒子）与近红外光结合使用时，可 100% 根除肿瘤。冯·马尔茨安表示，目前放射疗法的问题在于，在大多数情况下，它并不局限于恶性肿瘤，健康组织也会受到波及。
他的另一项获奖技术涉及两次注射：第一批作为侦察兵被派出去识别并附着在肿瘤上。一旦就位，它们就充当第二批纳米粒子的标记，这些纳米粒子覆盖着抗癌药物，这些药物会瞄准并摧毁肿瘤，但不会伤害健康的组织。在小鼠试验中，冯·马尔茨安和他的同事发现，这种“侦察兵-刺客”系统成功地在小鼠体内输送了比不具备与纳米粒子先遣队沟通能力的情况下注射的药物涂层粒子更有效 40 多倍且更有效杀死肿瘤的药物剂量。
冯·马尔茨安的两种方法的主要好处是，药物可以注射到身体的任何部位，但只会附着在癌组织上。他说：“如果我们直接将其注射到肿瘤中，那它就不是一项颠覆性的技术。”“至关重要的是能够通过静脉注射到身体的任何部位并让它……瞄准肿瘤。”冯·马尔茨安说，一旦药物输送完毕，纳米粒子就会被剥光，并且在被脾脏或肝脏从血液中过滤后，可以安全地排出体外，他指出金的毒性很低。
据南卡罗来纳大学哥伦比亚分校的化学教授 凯瑟琳·墨菲 称，金属的形状决定了它吸收多少光。“如果你想照射近红外光（这非常有利于组织穿透）并烧掉一些东西，”她说，“棒状效果非常好。”墨菲开发了将球形金颗粒转化为冯·马尔茨安在其研究中使用的纳米棒的工艺。
冯·马尔茨安过去五年一直与他的导师 桑吉塔·巴蒂亚（哈佛-麻省理工学院 HST 电气工程和计算机科学教授）一起进行这项研究，他是两家公司的联合创始人，他希望这两家公司能够帮助他的技术商业化：2007 年 7 月，他帮助成立了位于盐湖城的 Nanopartz, Inc.，这是一家全球金纳米粒子供应商；2008 年 9 月，他帮助创建了波士顿公司 Resonance Therapeutics，该公司将进一步开发他的抗癌技术。尤金·祖巴列夫，休斯顿莱斯大学的助理化学教授，开发了 Nanopartz 赖以制造其纳米产品的大规模生产纳米粒子的方法。
冯·马尔茨安在两年前开发了另一种基于纳米技术的癌症治疗方法，该方法依赖于由 DNA 系链结合的聚合物涂层氧化铁纳米粒子，它们共同通过磁共振成像 (MRI) 创建肿瘤的视觉图像，正如 大众科学.com 在 2007 年 11 月报道的那样。为了测试这些粒子，他和他的团队在小鼠体内植入了一种充满纳米粒子的凝胶状肿瘤，并将这些动物放置在杯状电线圈的孔中，这些线圈通过磁脉冲激活纳米粒子。
冯·马尔茨安说，他目前正在进行他的近红外激光技术（用于消融癌性肿瘤）的临床试验，但它距离成为常规治疗方法还需要数年时间。冯·马尔茨安说，侦察兵-刺客模式距离成为抗癌的主要方法还遥遥无期，他指出，他和他的同事可能还需要 20 年的时间才能使其足够安全有效，可以在人类身上使用。
冯·马尔茨安计划密切关注他的公司，同时继续追求生物医学或化学工程教授的学术生涯。他说，如果医学要从实验室走向患者，就不能忽视研究的商业和学术方面。“吸引我的事情之一，”冯·马尔茨安说，“是以可以商业化的方式开发像这样的疗法。”