肿瘤放射治疗是利用高能放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方式，是目前临床上最普遍的肿瘤治疗手段之一，据国内各大肿瘤防治中心统计，大约有65％的肿瘤病人需要接受放疗。但是由于肿瘤组织存在10-50%的乏氧细胞，这部分肿瘤细胞因其对射线不敏感、易对放射线产生抗拒而不能被杀死，造成肿瘤的转移和复发，最终导致放疗失败。目前改善肿瘤乏氧策略主要有两种：外源性供氧以及内源性产氧。外源性供氧主要是利用一些氧气载体，比如氟碳化合物来模拟血液向肿瘤输送氧气，内源性产氧主要是采用过氧化氢酶或者过氧化氢催化剂来催化肿瘤微环境中高表达的双氧水产生氧气来改善肿瘤乏氧。但是无论哪种策略都只能单独改善乏氧，不能实现放疗的物理增敏，仍然存在剂量依赖性。
中国科学院高能物理研究所谷战军研究员（点击查看介绍）和国家纳米科学中心赵宇亮研究员（点击查看介绍）团队设计合成了一种含有氧缺陷的超薄氧化铋纳米片（BiO2-x）。由于氧缺陷的存在，赋予BiO2-x纳米片过氧化氢酶活性，可以催化肿瘤微环境中双氧水（H2O2）产生氧气，改善肿瘤乏氧，下调乏氧诱导因子HIF-1α表达，提高肿瘤放疗敏感性。同时Bi的原子序数较高可以有效的吸收高能射线，促进细胞内自由基的生成，实现放疗物理增敏，可以在较低的放射剂量下有效抑制肿瘤，降低了放疗对肿瘤周围正常组织器官损伤，另外Bi元素具有较好的生物安全性，已被广泛应用在多种治疗胃肠道等疾病的临床药物当中，因此，含有氧缺陷的BiO2-x纳米片在肿瘤放疗中具有重要的应用前景。
这一成果近期发表在Inorganic Chemistry 杂志的“Bismuth—The Magic Element”专刊上，文章的第一作者是中国科学院高能物理研究所客座硕士研究生刘慧敏，共同第一作者为程然。通讯作者为中国科学院高能物理研究所谷战军研究员，国家纳米科学中心赵宇亮研究员和研究助理董兴华博士。
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BiO2–x Nanosheets as Radiosensitizers with Catalase-Like Activity for Hypoxia Alleviation and Enhancement of the Radiotherapy of Tumors
Huimin Liu, Ran Cheng, Xinghua Dong*, Shuang Zhu, Ruyi Zhou, Liang Yan, Chenyang Zhang, Qing Wang, Zhanjun Gu*, Yuliang Zhao*
Inorg. Chem., 2020, 59, 3482-3493, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03280
导师介绍
谷战军
https://www.x-mol.com/university/faculty/38291
赵宇亮
https://www.x-mol.com/university/faculty/23179
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