壳聚糖纳米颗粒作为辐射防护剂对γ射线诱导的腮腺组织学和生化变化的有效性研究

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壳聚糖纳米颗粒 辐射防护 腮腺 氧化应激 生存率

癌症是全球范围内导致死亡的主要原因之一，放疗作为癌症治疗的重要手段，虽然能有效杀死癌细胞，但也会对正常组织造成损伤，尤其是唾液腺等敏感组织。放疗引起的氧化应激和炎症反应是导致唾液腺功能损伤的主要原因。因此，寻找能够减轻放疗副作用、保护正常组织的放射防护剂成为当前研究的热点。

壳聚糖（Chitosan）是一种从甲壳类动物外壳中提取的生物聚合物，具有抗氧化、抗炎和促进细胞生长的特性。近年来，壳聚糖纳米颗粒（Chitosan Nanoparticles, CS NPs）因其在生物医学应用中的潜力而受到广泛关注，尤其是在放射防护领域。然而，壳聚糖纳米颗粒在减轻放疗对唾液腺损伤方面的作用机制尚未完全明确。因此，本研究旨在探讨壳聚糖纳米颗粒是否能够减轻放疗对唾液腺组织学和生物化学的影响，并评估其作为放射防护剂的潜力。

论文来源

本研究由来自埃及、约旦和沙特阿拉伯的多位研究人员合作完成，主要作者包括Ibrahim Y. Abdelrahman、Omayma M. Meabed、Ali Shamaa等。研究团队来自埃及原子能管理局（Egyptian Atomic Energy Authority）、Beni-Suef大学、Kafr Elsheikh大学等多个机构。该论文于2025年3月13日被《Bionanoscience》期刊接受，并于同年发表。

研究流程

1. 壳聚糖纳米颗粒的合成与表征

研究人员首先合成了壳聚糖纳米颗粒。具体步骤包括将壳聚糖粉末溶解在2%的醋酸溶液中，随后加入91%的异丙醇，并通过γ辐射处理以停止自由基的产生。合成的纳米颗粒通过高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、扫描电子显微镜（SEM）和动态光散射（DLS）等技术进行表征。结果显示，纳米颗粒的平均直径为58.45±1.5 nm，zeta电位为29.8 mV，表明其具有良好的稳定性。

2. 动物模型与实验设计

研究使用了45只成年雄性白化大鼠，将其分为三组：对照组（15只）、放疗组（15只）和壳聚糖纳米颗粒处理组（15只）。放疗组和处理组的大鼠头部接受15 Gy的γ辐射，而处理组在放疗前2天和放疗后7天每天口服200 mg/kg的壳聚糖纳米颗粒。实验期间记录了大鼠的生存率，并在实验结束后采集了腮腺组织进行进一步分析。

3. 生物化学指标检测

研究人员检测了各组大鼠血清中的氧化应激标志物（如丙二醛MDA）、抗氧化酶活性（如超氧化物歧化酶SOD和过氧化氢酶CAT）、炎症因子（如肿瘤坏死因子TNF-α和白细胞介素IL-6）以及过敏标志物（如组胺和免疫球蛋白E IgE）。结果显示，放疗组的大鼠MDA水平显著升高，而SOD和CAT活性显著降低，表明放疗引起了严重的氧化应激。壳聚糖纳米颗粒处理组的大鼠MDA水平有所下降，SOD和CAT活性也有所恢复，但仍未达到对照组水平。

4. 组织学与免疫组化分析

通过免疫组化技术，研究人员检测了腮腺组织中增殖细胞核抗原（PCNA）的表达。结果显示，放疗组的PCNA表达显著增加，表明放疗促进了细胞的增殖反应。壳聚糖纳米颗粒处理组的PCNA表达进一步增加，表明壳聚糖纳米颗粒具有促进细胞再生的作用。

主要结果

  1. 壳聚糖纳米颗粒的合成与表征：合成的纳米颗粒具有均匀的尺寸分布和良好的稳定性，适合用于生物医学应用。
  2. 生存率：放疗组的大鼠生存率为20%，而壳聚糖纳米颗粒处理组的生存率提高到60%，表明壳聚糖纳米颗粒显著提高了放疗后的生存率。
  3. 生物化学指标：壳聚糖纳米颗粒能够部分减轻放疗引起的氧化应激和炎症反应，但其效果尚未完全恢复至正常水平。
  4. 组织学分析：壳聚糖纳米颗粒促进了放疗后腮腺组织的细胞再生，表明其具有保护唾液腺功能的潜力。

结论与意义

本研究表明，壳聚糖纳米颗粒作为一种放射防护剂，能够有效减轻放疗对唾液腺的损伤，提高实验动物的生存率。其作用机制可能与其抗氧化、抗炎和促进细胞再生的特性有关。这一发现为开发新型放射防护剂提供了重要的实验依据，具有潜在的临床应用价值。

研究亮点

  1. 创新性：本研究首次系统评估了壳聚糖纳米颗粒在放疗中对唾液腺的保护作用，填补了该领域的研究空白。
  2. 多学科交叉：研究结合了纳米技术、放射生物学和免疫学等多个学科，展示了壳聚糖纳米颗粒在生物医学应用中的广泛潜力。
  3. 临床应用前景：研究结果为开发基于壳聚糖纳米颗粒的放射防护剂提供了理论基础，未来有望应用于临床放疗中，减轻患者的副作用。

其他有价值的信息

尽管壳聚糖纳米颗粒在减轻放疗副作用方面表现出良好的效果，但其作用机制仍需进一步研究。未来的研究可以探索壳聚糖纳米颗粒与其他抗氧化剂或抗炎药物的联合应用，以进一步提高其放射防护效果。此外，研究团队还计划开展临床试验，验证壳聚糖纳米颗粒在人体中的安全性和有效性。

通过本研究，壳聚糖纳米颗粒作为放射防护剂的潜力得到了初步验证，为未来的癌症治疗提供了新的思路和工具。