金纳米颗粒的表面反应性作为用于放射疗法的癌细胞的放射增敏剂和作为靶细胞的药物载体而受到关注。该研究证明了脱氧核糖核酸金纳米颗粒的潜力作为具有癌症干细胞样特性的人胶质瘤细胞的放射增敏剂，以降低其存活率。用制备的脱氧核糖核酸金纳米颗粒胶体处理癌症干细胞样金纳米颗粒相关癌症干细胞及其亲本胶质母细胞瘤细胞。所得金纳米颗粒相关细胞的放射敏感性显着增强。为了揭示存活率降低的机制，使用荧光染料，膜联蛋白焦点形成，测定细胞中活性氧，细胞凋亡诱导或脱氧核糖核酸损伤的产生。施用金纳米颗粒的射线照射克服了金纳米颗粒相关癌症干细胞的放射抗性。它不会诱导细胞中活性氧的产生或凋亡，但会增加具有大量的异常细胞核的数量病灶，被有丝分裂灾难判断为细胞死亡。金纳米颗粒与细胞的结合有效地诱导射线照射的癌症干细胞样细胞中的有丝分裂突变，暗示脱氧核糖核酸金纳米颗粒可能是开发针对癌症干细胞的有效放射增敏剂的有前景的工具。纳米颗粒是纳米处的前缘，在尺寸定义为结构的在纳米范围内的研究。由于其独特的物理化学和电学性质，纳米颗粒吸引科学家和工程师的注意在生物医学，光学，催化，和电子领域。迄今为止，许多金，银，铜和铂组成的金属纳米粒子的已经通过物理和化学方法。然而，这些传统方法通常具有诸如昂贵，对环境有害或有毒的问题。因此，已经探索了基于绿色化学原理的生物生产。例如，来自生物，人和微生物的活细胞，和生物分子如蛋白质和糖提取物已被用于创建金纳米颗粒。研究员之前的研究表明，在溶液中孵育脱氧核糖核酸成功地通过氧化脱氧核糖核酸的鸟嘌呤部分形成直径约的球形金纳米颗粒，以下称为脱氧核糖核酸生成的金纳米颗粒，暗示脱氧核糖核酸复合物的产生。
　　 几个证据表明，金纳米颗粒的大小，形状和表面功能化是人体细胞内化的关键因素。脱氧核糖核酸金纳米颗粒具有进入多种细胞类型的能力。有趣的是，大的脱氧核糖核酸片段更容易掺入癌细胞，如肝癌，肺癌和乳腺癌细胞，而不是正常细胞。此外，传递给癌细胞的金纳米颗粒成功地减少了由于在金纳米颗粒的射线照射下有效产生光电子和俄歇电子而导致脱氧核糖核酸损伤依赖性细胞死亡所需的射线照射剂量。对于这样的医疗应用中，通常的金纳米颗粒官能具有多个靶向分子，如配体，抗体和适体。一旦这些改性的金纳米颗粒被递送至靶细胞和组织，它们可以容易地充当在射线照射有效辐射敏化剂。在水性条件下，金纳米颗粒的射线照射导致水电离，导致形成活性氧，羟基自由基和超氧阴离子。在已掺入金纳米颗粒的哺乳动物细胞中，活性氧也在射线照射后在细胞内产生。辐射诱导的活性氧产生氧化损伤的细胞成分，例如脱氧核糖核酸，核糖核酸，蛋白质和脂质，这可以触发细胞死亡。实际上，射线照射造成的脱氧核糖核酸损伤程度会影响最终的细胞命运，例如细胞周期停滞，脱氧核糖核酸修复和细胞凋亡途径激活。这些早期的研究结果使研究员着眼于将脱氧核糖核酸生成的金纳米颗粒用于癌症放射治疗医学应用而无需进一步表面修饰的可能性。然而，研究员尚不确定这些金纳米颗粒是否对生物体有毒或对人体细胞的医学应用是否安全。
　　 越来越多的证据表明，许多类型的肿瘤中含有细胞称为癌症干细胞的亚群。与正常多能干细胞相似，癌症干细胞具有特征性质，如自我更新，多分化，抗放射治疗和细胞毒性化疗，因为它们处于休眠状态，优先激活脱氧核糖核酸损伤反应，有效的脱氧核糖核酸修复机制和抗性凋亡。此外，由于活性氧清除剂的上调，癌症干细胞通过低细胞内活性氧浓度显示出活性氧抗性。因为它们的重建肿瘤的能力密切与治疗的抗性和肿瘤复发相关联，有活力的研究集中的癌症干细胞将开启有效的治疗方法来治疗和抑制各种癌症。因此，在本研究中，研究员主要研究是否使用脱氧核糖核酸产生的金纳米颗粒有助于消除放射抗性，这是癌症干细胞特性之一。在本文中，研究员首先检测了具有癌症干细胞特性的人金纳米颗粒相关癌症干细胞中脱氧核糖核酸产生的金纳米颗粒的细胞毒性。随后，比较与金纳米颗粒相关或不相关的细胞及其亲代癌细胞的辐射敏感性，以验证金纳米颗粒结合是否赋予细胞放射增敏的任何潜力。最后，研究员探索了影响这些细胞存活率的方法。当小牛胸腺脱氧核糖核酸在溶液中孵育时，在该混合物中形成尺寸控制的纳米颗粒，如先前报道的。通过本条件制备的碱性金纳米颗粒的平均直径。较大的颗粒，基本金纳米颗粒的聚集体，存在于脱氧核糖核酸分子表面上和附近。此外，除了聚集的脱氧核糖核酸外，碳网上还散布着许多类似的聚集体。如下所述，除了图像中的聚集脱氧核糖核酸之外，看起来具有孤立外观的金纳米颗粒与非聚集的脱氧核糖核酸分子相关联。然而，即使在高度放大的图像中，也难以确定这些金纳米颗粒如何与聚集的或非聚集的脱氧核糖核酸分子相关联。使用液体估计胶体中脱氧核糖核酸金纳米颗粒的颗粒密度。同样，脱氧核糖核酸金纳米颗粒的聚集体几乎均匀地分散在胶体中。平均来说，胶体图像;因此，制备的胶体中脱氧核糖核酸金纳米颗粒的密度估计为约。
　　 研究员接下来检查了胶体是否对金纳米颗粒相关癌症干细胞有毒。将胶体用培养基连续稀释，加入到金纳米颗粒相关癌症干细胞的培养基中，并培养几小时。随后，使用测定法确定每个孔中的细胞数。针对胶体未处理的对照培养物的相对细胞活力为略微高时，粒子密度为低，但只有粒子密度较高;因此，用脱氧核糖核酸金纳米颗粒进行的低密度处理对金纳米颗粒相关癌症干细胞无毒。为了检查脱氧核糖核酸的金纳米颗粒如何表现当与金纳米颗粒相关癌症干细胞胶体遭遇，研究员孵育的细胞与胶体或用作为对照。通过银增强方法使这些混合物中的脱氧核糖核酸金纳米颗粒敏化。在与胶体一起孵育的所有细胞中观察到深棕色颗粒，但在对照细胞中未观察到。从观察到这些颗粒的焦平面判断，一些颗粒可能在细胞内，而另一些颗粒在细胞表面。因此，从光学图像中，研究员不能肯定地得出所有脱氧核糖核酸金纳米颗粒已经掺入细胞中的结论。因此，为了避免混淆，研究员此后称这些细胞为'金纳米颗粒相关'细胞。
　　 射线照射不利阻止细胞周期和激活细胞凋亡途径的人类细胞的影响。为了确定射线照射后金纳米颗粒相关金纳米颗粒相关癌症干细胞中凋亡诱导是否增强，研究员在用膜联蛋白和碘化丙啶染色后使用分析。区域对应于坏死细胞群，晚期凋亡细胞，活细胞和早期凋亡细胞。当将的凋亡细胞百分比与所有区域的总分析细胞进行比较时，无论照射剂量如何，平均处理的对照细胞是凋亡的，而金纳米颗粒相关细胞平均凋亡。然而，统计分析显示，在任何剂量下，这两个细胞组之间的凋亡细胞百分比没有显着差异。因此，这些结果使研究员得出结论，与脱氧核糖核酸金纳米颗粒的结合不会增强金纳米颗粒相关癌症干细胞中射线照射依赖性凋亡细胞死亡。
　　 由于已知射线照射会导致脱氧核糖核酸损伤，研究员使用染色来监测脱氧核糖核酸双链断裂，以确定金纳米颗粒是否影响和金纳米颗粒相关癌症干细胞中的脱氧核糖核酸修复。在未照射的处理的和金纳米颗粒相关癌症干细胞中观察到微弱的染色。然而，在两个细胞中，在照射后几小时检测到代表剩余的强荧光。在射线照射和未照射的金纳米颗粒相关的和金纳米颗粒相关癌症干细胞中均获得类似的荧光检测。在这里，具有强烈荧光的细胞被认为是阳性，并且在射线照射之前在处理的和金纳米颗粒相关癌症干细胞或金纳米颗粒相关细胞中计数。射线照射后处理和金纳米颗粒相关。总体而言，金纳米颗粒相关癌症干细胞中阳性细胞的发生率显着低于细胞。早先的报告癌症干细胞可以有效地自我修复由射线照射和金纳米颗粒结合引起的脱氧核糖核酸损伤可以解释这种差异。但是，百分比是大约在处理的金纳米颗粒相关癌症干细胞中照射后，照射后金纳米颗粒相关的金纳米颗粒相关癌症干细胞中。因此，金纳米颗粒有效消除癌症干细胞样金纳米颗粒相关癌症干细胞中射线辐射诱导的的有效修复。脱氧核糖核酸金纳米颗粒胶体的图像显示聚集的脱氧核糖核酸表面上或附近的多个电子致密纳米颗粒的聚集体。此外，一些金纳米颗粒似乎独立存在于聚集的脱氧核糖核酸之外而没有凝固。因此，为了将来研究实际治疗技术，重要的是阐明脱氧核糖核酸分子与这些颗粒表面的结合是否和如何有助于增强癌症干细胞的放射增敏活性。值得注意的是，与金纳米粒子在胶体没有毒性靶向人类细胞的，虽然研究员不知道为什么在较高密度脱氧核糖核酸金纳米颗粒对细胞有不利影响。结果与那些处理后的人类细胞与金纳米粒子已被表面涂覆有葡萄糖或十六烷基三甲基铵，至少一些颗粒可能位于细胞内，而其他颗粒可能位于细胞表面。
　　 研究员随后检查了与金纳米颗粒相关或不相关的和细胞的辐射敏感性，以及金纳米颗粒结合对细胞进行放射增敏的潜力。已知金纳米颗粒相关癌症干细胞具有类似癌症干细胞的特性，例如的更高表达和主要多能性基因。正如所料，金纳米颗粒相关癌症干细胞因而显然更向射线照射抗性，即与其他的癌症干细胞一致。基于这些结果，研究员随后检查了金纳米颗粒相关或非相关和细胞的辐射敏感性，发现金纳米颗粒相关和金纳米颗粒相关癌症干细胞的存活率在所有辐射剂量下都足够接近。因此，金纳米颗粒相关癌症干细胞与金纳米颗粒的结合有效地消除了与癌症干细胞样特性相关的辐射射线抗性。研究员推断这种效应可能与射线照射的细胞中金纳米颗粒介导的活性氧产生有关。此外，辐射诱导的活性氧产生损害的细胞成分，这可以触发细胞死亡。与研究员的预期相反，实验结果没有显示活性氧产生导致金纳米颗粒相关的金纳米颗粒相关癌症干细胞在照射后存活率降低。值得注意的是，活性氧产生明显低于细胞，而不管早期论文持的金纳米颗粒关联和细胞的非关联性。因此，在处理的金纳米颗粒相关癌症干细胞中可以增加自由基清除系统的活性。由于活性氧清除剂的上调，其他癌症干细胞也报道了对活性氧的抗性。有趣的是，强烈的发生率阳性荧光，代表严重的脱氧核糖核酸损伤，在金纳米颗粒相关癌症干细胞中低于细胞。癌症干细胞可以有效地自我修复由射线照射或与金纳米颗粒结合引起的脱氧核糖核酸损伤，这可能是金纳米颗粒相关癌症干细胞中较弱荧光的原因。
　　 因为射线照射造成的脱氧核糖核酸损伤程度影响细胞周期停滞，脱氧核糖核酸修复和/或细胞凋亡途径激活，研究员接下来检查了射线照射诱导的金纳米颗粒相关癌症干细胞凋亡。在射线照射后区分死亡和重要的金纳米颗粒相关和处理的对照金纳米颗粒相关癌症干细胞的分析未能显示任何剂量的细胞凋亡发生率的任何显着差异。因此，与脱氧核糖核酸金纳米颗粒的结合不会增强金纳米颗粒相关癌症干细胞中射线照射依赖性凋亡细胞死亡。最后，研究员发现在射线照射后，金纳米颗粒相关的和金纳米颗粒相关癌症干细胞中具有片段化脱氧核糖核酸的异常细胞的发生率增加。这种现象在金纳米颗粒相关癌症干细胞中更明显。异常核近似于那些在死细胞中由于有丝分裂突变。通过染色检测到的在经历有丝分裂灾难的细胞中是明显的。这可能反映出由于细胞周期检查点缺陷，剩余的会导致细胞过早或不适当地进入有丝分裂。在这些结果的基础上，研究员认为金纳米颗粒相关癌症干细胞的癌症干细胞样特性通过有丝分裂突变而不是活性氧产生和凋亡诱导与金纳米颗粒相关联而被消除，从而降低了射线照射后的存活率。已知金纳米颗粒的细胞内位置影响辐射增强。特别是，附着在脱氧核糖核酸上的金纳米颗粒比金纳米颗粒在其他地方的影响更大。因此，由于金纳米颗粒结合导致的细胞核变形最有可能反映出与靶染色体脱氧核糖核酸直接或间接相互作用的脱氧核糖核酸金纳米颗粒，尽管需要进一步的详细研究才能获得明确的结论。
　　如上所述，已知癌症干细胞对射线照射具有强烈抵抗力，这通常会对癌症治疗产生问题。然而，目前的研究结果表明，这些细胞与脱氧核糖核酸产生的金纳米颗粒的结合降低了射线照射后金纳米颗粒相关癌症干细胞的活力，可能通过这是可导致细胞死亡或各种遗传的重要病变。改变包括大规模或小规模缺失，杂合性缺失，易位和染色体丢失。脱氧核糖核酸双链断裂经常导致有丝分裂灾变。尽管本研究未能解释射线照射的金纳米颗粒相关癌症干细胞中这种有丝分裂灾难的潜在机制，但实验结果使研究员预期脱氧核糖核酸产生的金纳米颗粒是一种有前途的放射治疗工具。在这项研究中，研究员最初发现与脱氧核糖核酸金纳米颗粒的关联对具有癌症干细胞特性的放射抗性胶质瘤干细胞无毒。然后研究员发现用这种金纳米颗粒预处理细胞消除了癌症干细胞样细胞的放射抗性。随后的细胞周期分析和荧光显微镜检查显示，这种对癌症干细胞样细胞的放射抗性的抑制是由于具有丰富的病灶的异常细胞核数量的增加，被有丝分裂灾难判断为细胞死亡。结果使研究员认为脱氧核糖核酸产生的金纳米颗粒可能是一种有前途的材料，可以增强癌症干细胞样神经胶质瘤干细胞的放射增敏作用。研究员想强调使用本发明的脱氧核糖核酸生成的金纳米颗粒的新优点：脱氧核糖核酸金纳米颗粒胶体的制备非常简单球形脱氧核糖核酸生成的金纳米颗粒很容易与癌细胞结合，不含任何转染因子而与其染色体脱氧核糖核酸相互作用，并与其染色体脱氧核糖核酸相互作用。早先的报告。基于目前的结果，开发了消除癌症干细胞样细胞的放射抗性的新颖，实用，有效的技术。