作者|泳池涵洞
武侠小说中的一帮乞丐往往愤世嫉俗，他们遇到蜂拥而至的恶棍。科学家发现，人体内的钙离子，如果局部集中在肿瘤病变中，形成"钙帮"可导致肿瘤细胞因"钙超负荷"而死亡，这一过程被称为"钙死亡"。
近日，由华东师范大学化学与分子工程学院、上海绿色化学与化学过程绿化重点实验室教授波文波、国立大学化学系教授刘晓刚和复旦大学附属华山医院放射科主任姚振伟联合研究组成员，在《化学杂志》上发表文章称，肿瘤病变转化为过氧化钙纳米颗粒， 能使肿瘤失去钙调节能力，产生"钙超负荷"作用，达到抑制肿瘤离子干扰治疗的作用。
不可或缺的细胞"钙帮"
作为细胞内信号传导的第二信使，钙离子在调节人体的许多生理功能中起着至关重要的作用，例如细胞迁移和增殖，肌肉收缩，神经元激发等，他告诉中国科学日报。
细胞的许多功能依赖于细胞内外非常高的钙离子浓度，一旦这种浓度差异发生变化，细胞功能就会受到干扰，甚至导致细胞死亡。
研究表明，在正常情况下，细胞对环境中钙离子的浓度有严格的控制机制，这使得细胞的钙超载变得更加困难，然而，在氧化应激状态下，细胞调节钙离子的能力会逐渐下降，导致钙离子聚集并引起钙过载， 在减少氧化应激后，细胞可以恢复到正常状态。
细胞的氧化应激和钙超负荷也具有相互增强的协同作用，为钙超负荷型肿瘤的有效治疗提供了理论支持。
临床医生发现，肿瘤患者放疗或化疗后，CT影像显示肿瘤病变中钙化点，对许多患者具有显著的治疗效果。
这种现象让科学家思考，肿瘤病变钙化的发展与治疗效果之间是否存在必然的联系？
此外，从材料的角度来看，肿瘤病变中产生的钙化点的主要成分是羟基磷灰石。
如果这种临床现象能够与无机材料科学相结合，可能会激发出一种新型的高效肿瘤治疗策略。
精密高效的纳米导弹
基于上述考虑，研究团队利用湿化学设计合成了一类粒径小于5纳米的过氧化钙纳米颗粒，并在其表面涂覆一层透明质酸钠，得到超小的透明质酸改性过氧化钙纳米颗粒。
文章的第一作者、步文博博士生张盟告诉《中国科学日报》，超小纳米粒子的使用有多重考虑。
首先，大于100纳米的颗粒很容易被血液循环中的网状内膜系统捕获和去除，导致它们在肿瘤区域的浓度显着降低，治疗效果显着降低。
超小纳米颗粒可以有效地逃脱网状内切系统的捕获，显着增加肿瘤区域的物质量。
其次，随着纳米颗粒尺寸的减小，纳米颗粒的结晶减少，增加材料的反应活性，在酸性条件下更容易分解。
因此，超小的过氧化钙纳米颗粒在肿瘤区域的酸性微环境中，更容易降解钙离子的产生，达到诱导钙死亡的目的。
此外，超小纳米颗粒主要是通过肾脏代谢来实现从体内快速排出，即通过尿液从体内排出，这样的循环代谢速度加快。
如果使用较大的纳米颗粒，它们最终通过肝脏代谢途径排泄，肝脏代谢途径通过粪便排泄，循环周期较长，这可能导致体内积聚。
张说，研究小组以小鼠为模型动物，建立了小鼠原位乳腺癌模型，并评估了过氧化钙纳米颗粒对肿瘤的抑制作用。
结果表明，纳米颗粒具有显著的肿瘤治疗效果。通过他对肿瘤组织进行染色，可以看到治疗组中肿瘤细胞的大量坏死。这表明过氧化钙纳米颗粒具有良好的效果。
无机石攻击抗癌玉石
新型超小过氧化钙纳米细胞具有以下优点：首先，由于几乎所有肿瘤细胞中都存在钙离子的特殊生物效应，因此纳米药物在理论上具有治疗肿瘤的普遍性。
其次，在正常细胞中，超小的过氧化钙分解速度极慢，分解产生的过氧化氢速度慢，能被过氧化氢酶迅速分解成氧气和水，因此，不能诱导正常细胞产生氧化应激，从而避免了钙超负荷。
同时钙是人体的必需元素，具有良好的生物安全性。
最后，纳米药物的室温合成工艺简单方便，适用于间歇制备。
基于以上几点，随着"钙死亡"抑制肿瘤的分子机理、药代动力学等基础研究的逐步完善，预计这种新型透明质酸-过氧化钙纳米噬体将具有很大的临床转化潜力。
目前，各类用于癌症治疗的无机纳米材料研究取得了很大进展，但遗憾的是，无机纳米材料的生物相容性仍在阻碍其临床应用瓶颈。
基于本工作中钙离子的特殊生物效应，科学家认为，纳米材料本身降解产生的功能离子或簇的特殊生物效应可用于干扰或阻碍肿瘤细胞的代谢和增殖过程，或调节生物活性离子与肿瘤细胞生理过程之间的相互作用， 从而诱发肿瘤细胞代谢紊乱，从而起到抑制肿瘤生长和转移的作用。
该团队将这些新的肿瘤治疗策略定义为离子干扰疗法。
根据Step Wenbo的说法，离子干扰疗法的引入将为无机纳米材料在临床肿瘤治疗中开辟一条新途径。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2019.06.003
中国科学学报（2019-07-09，第3版，综合版）
