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成大、高醫、長庚大學與日本機構合作研發「放電菌膜奈米複合粒子行放射動力療法」 成果刊登國際期刊

文/翁藍莉 圖/翁進忠

成大李俊璋副校長(右 5)、劉全璞研發長(左 5)、化學系系主任蕭世裕副教授(右 4)及高雄醫學大學陳泊余副研發長(左 1)與與會佳賓合影

癌症已經成為國人第一大死因,有賴醫療技術持續進步,為人類尋求最大化的健康福祉,而奈米科技是 21 世紀最具前瞻的研究與產業應用。國立成功大學、高雄醫學大學、長庚大學與日本物質材料研究機構,今(23)日於成大化學系舉辧「放電菌膜奈米複合粒子行放射動力療法」(Electroactive Membrane Fusion-liposome for Increased Electron Transfer to Enhance Radio-dynamic Therapy研究成果刊登國際著名期刊 -《自然奈米技術》(Nature Nanotechnology)聯合發表會。成功大學李俊璋副校長、劉全璞研發長、化學系系主任蕭世裕副教授及高雄醫學大學陳泊余副研發長皆蒞臨出席致賀。

成大李俊璋副校長表示,本次的跨校、跨國、跨域合作,在癌症治療領域具有重要意義

成大李俊璋副校長在致詞時表示,本次的跨校、跨國、跨域合作,在癌症治療領域具有重要意義。學校的核心宗旨包含教學、研究與服務,其中研究扮演著關鍵角色。研究結果要能夠造福社會大眾,才能真正發揮其價值,也是研究能夠發光發熱的關鍵。本次的研究成果對未來癌症治療的應用具有重要的前景。

成大劉全璞研發長也恭喜研究團隊取得豐碩成果並指出,成功的研究通常具備兩個關鍵特點。首先,研究必須具有創新和創意,因為研究本身有其限制,而這次跨域、跨校、跨國的合作正是展現了這種創新性。此外,選擇適切的研究議題也是成功的關鍵之一,本次的研究符合聯合國的永續發展目標(SDGs 3 - 確保及促進各年齡層健康生活與福祉)。

「放電菌膜奈米複合粒子行放射動力療法」研究團隊匯聚來自不同專業領域的專家,包括在前瞻奈米材料有深入專業知識的成功大學化學系葉晨聖講座教授,開發高效能放射動力奈米複合材料,及日本物質材料研究機構巨分子與生物材料研究中心岡本章玄教授、高雄醫學大學醫藥暨應用化學系李偉鵬助理教授,合作開發「微脂體融合誘導膜交換技術」,將放電菌膜從電活性希瓦氏菌(Shewanella oneidensis, MR-1)中提取,與奈米核心材料結合。此外,長庚大學通識教育中心、也是高雄長庚紀念醫院放射腫瘤科的蘇家豪教授,負責奈米醫學動物試驗,在原位肝腫瘤動物模型上,評估放電菌膜奈米複合粒子,再進行放射動力療法的成效。本次研究在創新性和技術性方面突破了傳統思維,同時在治療效果方面也取得了明顯的進步。

成大化學系葉晨聖講座教授透過3D動畫,展示研究機制

成功大學化學系葉晨聖講座教授透過3D動畫,展示團隊如何利用希瓦氏菌 (Shewanella oneidensis, MR-1) 本身具有細胞外電子傳遞的特質,透過其電活性外膜的協助,展現放電傳遞電子的特性,將希瓦氏菌外膜取下,與二氧化鈦奈米粒子整合,製備仿生放電菌膜奈米複合粒子。在低劑量 X 射線的活化下,二氧化鈦產生的電子快速傳導至放電菌膜,並與外界氧氣反應,生成大量的超氧陰離子對癌細胞進行毒殺,達到增強放射動力治療的功效。在小鼠原位肝腫瘤模型的試驗中,研究進一步發現,放電菌膜奈米複合材料能夠明顯增強放射動力療法效果,並展現出高度的生物安全性。


奈米科技在 21 世紀是最為熱門的研究與產業應用領域。然而,將奈米生醫技術引入臨床應用仍然面臨許多挑戰。以奈米光動力治療為例,目前仍受限於光線穿透深度的問題,導致奈米光動力技術僅能在淺表癌症方面應用。此外,奈米光動力材料的電子傳遞效率限制也需要突破,以提升治療效果。

本研究利用X光放射線( X光)的組織穿透能力及其高臨床普及性,提升技術臨床運用的可行性。開發出創新的放電菌膜奈米複合粒子,提高電子傳遞效率,同時解決現行奈米光動力治療受限於光線穿透深度及電子傳遞效率的瓶頸,並在以小鼠原位肝腫瘤之深層腫瘤治療模型中,驗證本技術具有優秀的放射動力治療功效,能夠明顯地抑制肝腫瘤的生長。相較於傳統放射線治療療程需要照射36-80 Gy的總劑量,此技術則僅需要1 Gy的輻射暴露,大大降低了治療的副作用。團隊期盼本次研究能為日後臨床提供新世代的奈米藥物及相關運用,將癌症威脅遠離人類。

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