铂铁复合粒子进入细胞路线图
顺铂首先在1845年由M.Peyrone合成,故也称Peyrone盐。阿尔弗雷德·维尔纳在1893年研究了顺铂的结构,但并没有发现它的用途。20世纪60年代,Rosenberg等人研究电场对细菌生长的影响偶然发现用铂电极电解时,产生的溶液对大肠杆菌的二分裂具有抑制作用。实验证明是生成铂化合物的缘故。进一步研究表明,在铂的一系列配合物中,顺铂的抑制作用最强,从而首次报道了顺铂所具有的广普的抗癌活性。美国食品药品监督管理局于1978年批准了顺铂的临床应用,此时,很多对它的作用机理的光谱学和物理化学研究也在如火如荼地进行。顺铂的研发,带动了金属配合物在医学领域的发展,对于癌症治疗具有革命性的意义。
顺铂自使用以来,曾挽救、延长了无数癌症病人的生命,功绩有目共睹。体外杀灭半数肿瘤细胞的用药量中铂的浓度(半抑制铂浓度, IC50 )为每毫升 230 纳克( ngPt/mL ),也就是说每毫升药液中只要含 2.3 克 铂的百万分之一,即可杀死一半肿瘤细胞。这个记录保持近 30 年来,没有任何一种药可以打破,无药可比,其卓越效能堪可彪炳史册。然而,铂不仅价格昂贵,更重要的,它是重金属,制成的抗癌药物毒副作用剧大,在杀死肿瘤细胞的同时,也将人体正常细胞杀死。要降低这个毒副作用,就必须降低用药量,而降低用药量,也就降低了抗癌效果。既要降低用药量以降低毒副作用,又要提高或维持抗癌效果。人们想了多种方法,几乎各种措施都不能奏效,要么毒副作用降低不明显,要么抗癌药效锐减。
其中一个解决的途径是,将药物通过磁力吸引,尽可能地导向肿瘤组织,但是铂没有磁性,不能响应外部磁场的导向。
最近香港科技大学的研究者将铁原子( Fe )和铂原子( Pt )结合在一起,通过一种叫 Kirkendall 效应的方法,在外面包裹了一层二硫化钴化合物( CoS2 )作为外壳,做成了 FePt@CoS2 的核 - 壳结构、直径只有 10 纳米( 1 米 的 1 千万分之一)的微小颗粒(图2 )。这种微小粒子中,铁原子和钴原子都可以响应外部磁场的导向,外壳的二硫化钴又具有亲水性,容易与细胞组分结合。
用这种 FePt@CoS2 核 - 壳结构纳米粒子在体外做抗肿瘤细胞试验,发现其对人宫颈癌细胞株( HaLa Cells )的 IC50 仅为 35.5 ngPt/mL ,与顺铂相比,下降了 7 倍。先前人们用一种氨基酸(半光氨酸)修饰的 FePt 纳米粒子的 IC50 ,是 12000 ng Pt/mL ,比 FePt@CoS2 核 - 壳结构纳米粒子差 300 多倍。