当 X 射线照射到含有携带碘的纳米颗粒的肿瘤组织上时，三天内就会引发癌细胞死亡。碘释放电子，破坏肿瘤的 DNA，导致细胞死亡。京都大学综合细胞材料科学研究所(iCeMS)的科学家以及和美国的同事的研究结果发表在《科学报告》杂志上。
“将金属暴露在光线下会导致电子的释放，这种现象称为光电效应。阿尔伯特·爱因斯坦在 1905 年对这种现象的解释预示着量子物理学的诞生，”领导这项研究的 iCeMS 分子生物学家 Fuyuhiko Tamanoi 说。“我们的研究提供的证据表明，可以在癌细胞内重现这种效应癌症放射治疗的一个长期存在的问题是它在肿瘤中心无效，由于缺乏深入组织的血管，氧含量低。当射线撞击细胞内的分子时，X 射线辐射需要氧气来产生破坏 DNA 的活性氧。
Tamanoi 和 Kotaro Matsumoto 及其同事一直试图通过寻找更直接的方法来破坏癌症 DNA 来克服这个问题。在早期的工作中，他们表明，当用 50.25 千电子伏特的同步加速器产生的 X 射线照射时，钆纳米粒子可以杀死癌细胞。
在目前的研究中，他们设计了多孔的、携带碘的有机二氧化硅纳米粒子。碘比钆便宜，并以较低的能级释放电子。
研究人员将他们的纳米粒子分散在肿瘤球体中，即包含多个癌细胞的 3D 组织。用 33.2 keV 的 X 射线照射球体 30 分钟导致它们在三天内被完全破坏。通过系统地改变能量水平，他们能够证明肿瘤破坏的最佳效果发生在 33.2 keV X 射线。
进一步的分析表明，纳米颗粒被肿瘤细胞吸收，定位在它们的细胞核外。将适量的 X 射线能量照射到组织上会促使碘释放电子，然后导致核 DNA 的双链断裂，从而引发细胞死亡。
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