《Scientific Reports》：Zingerone based green synthesized sodium doped zinc oxide nanoparticles eliminate U87 glioblastoma cells by inducing apoptosis
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膠質母細胞瘤（GBM）是常見且致命的腦瘤，現有治療手段效果不佳。研究人員合成鈉摻雜氧化鋅納米顆粒（Na-doped ZnO NPs），發現其對 U87 GBM 細胞有顯著細胞毒性，通過誘導凋亡消除癌細胞。該研究為 GBM 治療提供新思路。
在醫學領域，腦瘤一直是令人頭疼的難題，其中膠質母細胞瘤（Glioblastoma，GBM）更是 “惡魔” 般的存在。GBM 屬于四級星形細胞瘤，是最常見的膠質瘤類型，占所有腦瘤的 60% 以上。它的發病率呈上升趨勢，且隨著年齡增長愈發常見。目前，GBM 患者的預后極差，平均生存期僅 12 - 18 個月，5 年生存率不足 5% 。手術、化療和放療是常用治療手段，但腫瘤易復發，放療還可能損傷健康腦組織，這些問題嚴重制約了 GBM 的治療效果。因此，尋找更有效的治療方法迫在眉睫。
在此背景下，來自伊朗 Shahrekord 大學醫學科學學院等機構的研究人員開展了一項極具意義的研究。他們將目光聚焦于納米技術，致力于合成一種新型的鈉摻雜氧化鋅納米顆粒（Na-doped ZnO NPs），并探究其對 GBM 的治療潛力。研究成果發表在《Scientific Reports》上，為 GBM 的治療帶來了新的曙光。
研究人員在實驗過程中運用了多種關鍵技術方法。首先，通過綠色合成法，以姜辣素（zingerone）為還原劑合成了 Na-doped ZnO NPs。接著，運用動態光散射（Dynamic Light Scattering，DLS）、X 射線衍射（X-ray Diffraction，XRD）、傅里葉變換紅外光譜（Fourier-Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）和場發射掃描電子顯微鏡（Field Emission Scanning Electron Microscopy，FESEM）等技術對納米顆粒的物理性質、晶體結構、功能基團以及形貌進行了全面表征。然后，利用 MTT 法檢測 Na-doped ZnO NPs 對 U87 GBM 細胞系和正常 HEK 細胞系的細胞毒性。同時，通過實時熒光定量聚合酶鏈式反應（Real-time PCR）分析凋亡和細胞周期相關基因（如 TP53、P21、PTEN、BAX 和 Bcl2）的 mRNA 表達水平，以此探究細胞凋亡和細胞周期調控機制。最后，借助流式細胞術（Flow cytometry）檢測細胞凋亡情況。
下面來看具體的研究結果：
- 納米顆粒的表征：FESEM 結果顯示，Na-doped ZnO NPs 呈球形且具有聚集性，平均粒徑為 55.39nm。XRD 分析證實了其具有六方纖鋅礦結構的 ZnO，計算得到的晶格常數為a=b=3.25 ，c=5.196 ，通過 Debys-Scherer 方程和 W-H plot 計算出的微晶尺寸分別為 17.56nm 和 13.69nm。DLS 分析表明其平均流體動力學尺寸為 435.2nm，多分散指數為 0.08921 。Zeta 電位分析顯示納米顆粒表面帶負電，電位值為 - 17.88mV。FTIR 光譜則表明納米顆粒表面存在多種功能基團。
- 細胞毒性檢測：MTT 實驗結果表明，Na-doped ZnO NPs 對 U87 細胞的生長具有顯著抑制作用，且呈劑量依賴性，其對 U87 細胞的半數抑制濃度（IC50）為 38.7μg/mL；而對正常 HEK 細胞的細胞毒性較弱，IC50為 86.5μg/mL ，這表明該納米顆粒對 U87 癌細胞具有高度選擇性細胞毒性。
- 基因表達分析：Real-time PCR 結果顯示，在 U87 細胞中，經 Na-doped ZnO NPs 處理 24 小時后，TP53 和 P21 基因顯著上調，Bcl2 基因下調；處理 48 小時后，TP53、P21、PTEN、BAX 基因均上調，Bcl2 基因也上調，但 Bax/Bcl2 比值在 48 小時時更高，更有利于細胞凋亡的發生，這表明 Na-doped ZnO NPs 可通過調節相關基因表達誘導細胞凋亡。
- 細胞凋亡檢測：流式細胞術檢測結果顯示，經 IC50的 Na-doped ZnO NPs 處理 24 小時和 48 小時后，U87 細胞的早期凋亡率和晚期凋亡率均顯著增加，且晚期凋亡細胞比例隨時間增加，進一步證實了該納米顆�？烧T導 U87 細胞凋亡。
綜合研究結果和討論部分，該研究成功合成了 Na-doped ZnO NPs，并對其性質進行了全面表征。研究發現，這種納米顆粒對 U87 GBM 細胞具有特異性細胞毒性，能通過誘導細胞凋亡和調節細胞周期來消除癌細胞，其作用機制可能與 TP53、P21、PTEN、BAX 和 Bcl2 等基因的表達調控有關。此外，由于納米顆粒的粒徑在 55.39nm 左右，理論上有穿透血腦屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）的潛力，但負電荷可能影響其穿透效果。
這項研究意義重大。它為 GBM 的治療提供了一種新的潛在策略，納米顆粒的獨特性質使其有望克服傳統治療的一些局限性。不過，目前的研究仍存在一些不足，比如需要進一步優化納米顆粒的合成方法，使其粒徑更適合穿透 BBB 且表面電荷更利于運輸；還需要在更多的腦腫瘤細胞系和動物模型上進行研究，以全面評估其療效和安全性。盡管如此，該研究為未來 GBM 的治療指明了方向，激發了科研人員在納米醫學領域深入探索的熱情，相信在不久的將來，納米技術將為攻克 GBM 帶來新的突破。
