利用纳米技术打造抗癌药物精准递送系统,安吉

外公让她问住了。

据悉,虽然安吉拉研究的抗癌方法距人体临床试验还有很大距离,但却具有远大的科研前景。安吉拉相信,她发明的抗癌方法从临床试验到真正应用到成千上万癌症患者的身上,大概需要花25年左右时间。

世界各地的研究人员都在探索利用加热的纳米粒子作为潜在的癌症治疗手段。此前的研究也证明,将磁性氧化铁纳米粒子和强劲的交变电流结合,可产生足以杀死肿瘤细胞的高温。赵群表示,对此次的研究结果持乐观态度,但他也表示,未来在考虑进行人体临床试验之前,还需要完成针对较大型动物的测试。

植物源的抗肿瘤药物都有一定的细胞毒性,长时间接触会引起不良反应,而井立佳正是反应较为明显那一类型。整天泡在实验室里,皮肤会瘙痒,还会戴上黑眼圈。“这类药物可能跟我五行相克吧,它们克我,我要努力克回去。”井立佳时常向身边朋友开玩笑自嘲,幸好自己是个皮肤本来就黝黑的人,否则真是很掉颜值。

安吉拉的嘴巴翘得老高:“什么事都说等我长大了就知道了,我还问你干吗?”

多名亲人患癌去世

研究的主要作者、该校富兰克林艺术学院物理系助理教授赵群说,他们能利用少量的浓缩磁性氧化铁纳米粒子杀死癌细胞。这种治疗方式能轻易破坏上皮组织的癌变肿瘤细胞,这标志着研究人员首次可基于实验室小鼠,利用磁性氧化铁纳米粒子诱导高温、高热进行相关的癌症治疗。

“我目前从事的研究,是设计纳米尺度的药物递送系统,通过精确制导将抗癌药物递送至癌症病灶,使癌症化疗变得更加安全高效。”抛开一切佶屈聱牙的生物医学专业术语,我校生命科学学院、生物活性物质研究中心副教授、硕士生导师井立佳这样来形容他的科研工作。

外公说:“等你长大了,你就会明白的。”

据《华尔街日报》、美国全国广播公司13日报道,美国加利福尼亚州库珀蒂诺市蒙塔维斯塔中学的华裔女中学生安吉拉·张虽然只有17岁,但却已经是一名成绩非凡的“癌症研究专家”利用纳米技术打造抗癌药物精准递送系统,安吉拉问外公。!安吉拉在斯坦福大学的医学实验室中进行了1000个小时的课余研究实验,发现在化疗药物中加入一种金铁氧化物“纳米粒子”,就可以有效地直接杀死致癌干细胞,而不伤害健康细胞!这一研究成果使得安吉拉一举夺得了今年的“西门子数学和科技竞赛”个人奖桂冠,并赢得了10万美元的高额奖学金。

据物理学家组织网3月28日报道,美国佐治亚大学的科学家发现,利用纳米粒子和交变磁场,可在半小时内杀死位于小鼠头部和颈部的癌变肿瘤细胞,而不损伤健康的细胞和组织。相关研究报告发表在近期出版的《治疗诊断学》杂志上。

某一次,有学生遇到了实验瓶颈,做了十几天都遭遇失败。有一天他通过独自查找资料,突然找到了一丝灵感,抱着试试看的想法尝试了新的实验方法,并取得了比预期更好的效果。他雀跃着第一时间找到井立佳报告,与老师分享攻克难题的喜悦。“学生的思路、想法,带着年轻人的朝气和闯劲儿,在科研方面,我一边在前面带路,一边也要不断向年轻人学习。”说起学生,井立佳的语气带着毫无掩饰的骄傲。

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磁性氧化铁纳米粒子能够有效提高肿瘤所在位置的磁共振成像对比度,这意味着,即使物理学家无法通过磁共振成像扫描肉眼辨识出癌症,纳米粒子也能帮助其探测到癌变。研究人员希望未来能使用单一试剂或媒介进行诊断和治疗,这也是他们对使用磁性纳米粒子极具兴趣的原因所在。

井立佳从学生阶段走过来,知道学生们的所思所想,知道他们在这个人生阶段,会面对学业、事业的迷茫,会被暂时的乌云遮住蓝天。看到学生学习动力不强,他会以同辈人的平和心态与学生交谈,从自己经历出发,循循善诱,帮助他们走出迷障,克服眼前的困难。与学生交流相似的科研经历,井立佳带着过来人的睿智和平和,把耐心与毅力支撑起的严谨态度和学术自信种到学生心里,伴随一株株幼苗成长,期盼他们长成参天大树。

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安吉拉称,她对科学的浓厚兴趣来源于父亲张艺风的启发,每到周末晚上,父亲带她外出买冰淇淋时,总会向她提出一些难题:为什么窨井盖是圆的?为什么酒店水龙头马上能流出热水,而家中的水龙头则要等一段时间才能流出热水等。

赵群说,当癌细胞经历了高温环境,也会表现得对药物更加敏感。这一研究将为其他旨在利用磁性氧化铁等可生物降解的纳米粒子材料抗击癌症的研究铺平道路,例如携带和传输抗癌药物直达肿瘤部位等。

金沙国际,“我们早期的研究思路是对喜树碱进行化学修饰,寄希望得到体内稳定性好且抗癌活性强的喜树碱类药物”。就这样,井立佳一头扎进课题研究中,在攻读硕士期间,他得到了三十多种新衍生物,申请了多项发明专利。但在后续的活性筛选中他认识到,体内环境复杂多变,在体外细胞水平取得的功效,未必能复制到实验动物体内,如何将药物在保持活性的同时精准的作用于癌症病灶才是癌症化疗成功与否的关键。带着解决问题和进一步深造的想法,他在2011年考取了哈尔滨工业大学生物医学工程专业博士研究生,并在这里接触到了“纳米药物递送系统”研究。

一个中学生想搞癌症实验,安吉拉的“特殊”行为招来一些人的不解和怀疑。父亲说:“胡闹,简直不知天高地厚。癌症是世界性的难题,是你能拿得下的吗?”母亲也说:“你还是死了这条心吧!把心放在学习上。”不光是父母不相信安吉拉。身边的同学都嘲笑她:“省省吧!和我们一起去溜溜冰、上上网吧,还实在些。”连姐姐也不和安吉拉玩了。

久久健康网小编温馨提醒:虽然安吉拉研究的抗癌方法距人体临床试验还有很大距离,但却具有远大的科研前景。安吉拉相信,她发明的抗癌方法从临床试验到真正应用到成千上万癌症患者的身上,大概需要花25年左右时间。

实验过程中,研究人员向肿瘤所在位置加入了0.5毫升左右的磁性氧化铁纳米粒子溶液。随着小鼠在麻醉下逐渐放松,他们将其放入了外部包裹有线圈的塑料管。这一装置能生成交替方向每秒可达10万次的磁场。磁场将只加热癌变肿瘤内的浓缩纳米粒子,而不使周围的健康细胞和组织受到损害。

井立佳于2008年进入东北林业大学细胞生物学学科攻读硕士研究生。在导师指导下,他开始从事抗癌药物喜树碱的化学衍生和活性筛选研究。喜树碱是在我国特有树种——喜树中发现的一种具有抗癌活性的生物碱,它通过抑制拓扑异构酶I的活性而发挥抗癌作用,但难溶于水、生物利用度低、不利于给药。另外,由于喜树碱会与人血清蛋白结合,使活性内酯环水解,所以喜树碱在动物体内抗肿瘤效果显著,但在人体内却效果不佳且副作用大。

6岁时,安吉拉就表现出了求知欲,遇事好问为什么。一天,下雨了,安吉拉问外公:“天为什么会下雨?”

据报道,现年17岁的华裔女孩安吉拉·张是美国加利福尼亚州库珀蒂诺市蒙塔维斯塔中学的一名学生,大多数17岁女孩也许更喜欢上网交友、参加社交派对或和朋友结伴逛时装商店,然而从15岁开始,安吉拉就利用课后和周末时间,在美国斯坦福大学医学院的实验室中进行癌症研究。

井立佳:利用纳米技术打造抗癌药物精准递送系统

这就是一个女中学生的自信宣言!

兴趣广泛并非书呆子

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据安吉拉的母亲詹姆·吴称,她和丈夫并没有像“虎妈”一样压迫女儿成为“神童”,她经常告诉女儿要享受生活;安吉拉对于科学研究的热情完全来自于她自己的喜好。事实上,安吉拉在生活中并不是一个“书呆子”,她喜欢俄国和法国文学,还喜欢打高尔夫球、弹钢琴和划皮艇。

井立佳认为自己不算是最用功的,几次科研上的进步,都得益于扎实的理论知识和东林赋予的深厚学养,以及一点点的运气。科研也需要天外飞来的好运,尤其是在抗肿瘤药物的研发上面,从动物实验、临床实验到医疗应用,有可能要经历十几年的科研攻关,这更像是通关游戏,即便千难万险走到临床应用,也可能出现功亏一篑的情形。这种情形无法避免,因为科研就是不断试错的过程,用失败孕育下一次的成功。

时间一天天过去,安吉拉的研究毫无进展。忽然有一天,安吉拉在拿小白鼠做实验时发现:将肿瘤细胞注入小白鼠体内,再注射承载了治疗药物的金铁氧化物“纳米粒子”,然后通过红外激光跟踪“纳米粒子”。这种“纳米粒子”能将抗癌药物直接导向癌细胞,而不伤害健康细胞,该粒子并能通过激光来激活“开关”,释放携带的抗癌药物,有效地直接杀死致癌干细胞。这是一个重大发现,安吉拉把她的实验写成论文并发表,得到了权威医药专家的认可,一下子轰动了美国医学界。

她的动力

“打个形象的比方,纳米药物递送系统就是可以在我们体内自由行驶的运输工具,能够快速精准的将“乘客”送达目的地。我们现在的研究就是开发能够将抗癌药物直达肿瘤的运输工具,但目前还有很多难题需要攻克。”井立佳说。

但安吉拉相信自己,认为自己能行,至于别人是怎么看待她的,她已经管不了那么多了。在实验室里,安吉拉一待就是一整天。

在过去2年时间中,安吉拉总共投入了1000个小时进行抗癌方法研究,最后安吉拉在实验中发现,通过在化疗药物中加入一种金铁氧化物“纳米粒子”,就可以有效地直接杀死致癌干细胞,而不伤害健康的细胞。在实验中,安吉拉曾拿小白鼠做试验,包括先将肿瘤细胞注入小白鼠体内,再注射承载了治疗药物的“纳米粒子”,然后通过红外激光跟踪“纳米粒子”,看它们是否能够专门针对癌细胞释放抗癌药物。

纳米药物递送系统是一种纳米级微观范畴的亚微粒药物载体输送系统。纳米药物递送系统可以在体内对药物进行可控的缓释,增加生物膜的透过性、改变在体内的分布、提高生物利用度等。近些年,纳米药物递送系统的发展有望给临床药物治疗带来巨大突破:以更小的用药剂量、更低的毒副作用实现靶向给药。

12岁时,疼爱她的外公因胃癌去世。14时,外婆也因肺癌离开了人世。两位亲人去世时痛苦不堪的样子,安吉拉至今记忆犹新。从那时起,小安吉拉就定下了攻克癌症的决心。只要是关于癌症方面的书籍,安吉拉就十分感兴趣。星期天,安吉拉几乎谢绝了所有活动,来到图书馆借阅图书。看不懂图书,安吉拉就在网上请网友帮忙。一个网友说,单凭看书是解决不了问题的,你必须要学会做实验。

17岁发明抗癌新法

睡行军床突破实验瓶颈

上哪里去做实验呢?15岁的安吉拉考取了高中,她的同桌戴维丝的父亲是斯坦福大学医学院的一名医生。戴维丝的父亲很支持安吉拉的想法,并答应安吉拉来学院里搞实验。

她的生活

2016年4月,井立佳取得博士学位后回到母校东林工作,从事基于天然林源生物活性物质的抗肿瘤纳米药物研究。“我国有着丰富的优势林木资源,多种林源活性物质可作为药物直接用于肿瘤治疗或作为药物缓控释材料制备抗肿瘤药物剂型。”井立佳说。

《华尔街日报》、美国全国广播公司对安吉拉进行了采访。记者问道:“你一个高中学生,哪来时间去搞研究呢?”“牺牲了不少看电视和周末休息时间。两年多来,我在实验室中度过了1000个小时。”安吉拉很平静地回答。对于安吉拉的这个回答,记者不满意,接着问:“你做癌症实验时,听说招来了很多非议,你是怎么挺过来的?”“相信自己!”安吉拉很自信地回答。

安吉拉承认,过去两年,她为了自己的抗癌方法研究“牺牲了不少看电视的时间”。安吉拉即将进入大学就读,她希望自己能在大学中继续攻读化学工程、生物工程或物理学等课程,并在将来成为一名专门从事科学研究工作的大学教授。

愿成为火种的传递者

美国加利福尼亚州库珀蒂诺市蒙塔维斯塔中学的华裔女中学生安吉拉·张,通过无数次的实验,17岁的她一举夺得了2011年“西门子数学和科技竞赛”个人奖桂冠,成为世界上最年轻的“癌症研究专家”,并赢得了10万美元的高额奖学金。

安吉拉还称,亲人患癌去世是她研究癌症治疗方法的原动力之一,她的曾祖父曾患肝癌,她的祖父也患肺癌去世,所以她从小就立下了攻克癌症的志向。安吉拉对记者说:“我不断问自己:‘为什么癌症会引起死亡?我们可以做些什么来补救,我可以提供哪些帮助?"

实际上,不到35岁的他已在纳米抗癌药物研究方面小有成绩,已陆续发表相关SCI论文20余篇,获得两项专利。井立佳在抗癌药物化学合成及纳米制剂研究领域的成果得到了国际同行的认可和广泛关注。

安吉拉称,她设计的“纳米粒子”可以大大改善现在的癌症治疗方法,因为它们可以将抗癌药物直接导向癌细胞,而不会影响周围的健康细胞,另外,该粒子还可以通过激光来激活“开关”,释放携带的抗癌药物。

攻克技术高地一峰更比一峰险峻,现在去谈“无副作用的抗肿瘤药物什么时候问世”还为时尚早。“路还要一步一步走,水要一口一口喝。搞科研,要认清困难,也要有自信,我愿意做一个火种,把光和热传递到学生手中,总有一天这个理想会实现。”井立佳说。

她的成就

日前,《黑龙江日报》、东北网等省内媒体联合推出“青年英才耀龙江”栏目,宣传我省年轻的优秀人才。我校生命科学学院、生物活性物质研究中心副教授、硕士生导师井立佳入选。《黑龙江日报》以《井立佳为抗肿瘤药“量身定做”纳米制剂》为题,对他的事迹进行了报道。学校新闻宣传中心对井立佳的事迹进行了深入挖掘,以飨读者。

在实验中,由于不同林源活性药物分子的化学性质存在差异,每一种药物的纳米制剂都需量身定做。为达到理想包封率、载药量、稳定性及药物释放效果,需要进行许多次尝试。有时候科研遇到瓶颈,真是痛苦到想“薅头发”,这种“薅头发”的痛苦经历,井立佳已经习以为常。记得刚参加工作的时候,在实验室从早一直忙到晚,到了深夜,办公室的行军床就派上了用场,有时连续一个月都这么凑合休息。面对难题他多少次在床上辗转无眠,有时想法灵光一闪,他生怕忘记,赶紧起床跑去实验室,把想法付诸于现实。这种“行军床的灵光一闪”带来了好几次实验的阶段性胜利。

研制直达病灶的抗癌药物精准递送系统

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