光电效应运用到癌症新疗法

文｜陈根

光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，其是在高于某特定频率的电磁波（该频率称为极限频率threshold frequency）照射下，某些物质内部的电子吸收能量后溢出而形成电流，由光生电。

1887年，德国物理学家赫兹发现该效应，而正确的解释为爱因斯坦所提出，为后来的量子物理学奠定基础。此后，科学家们在研究光电效应的过程中，对光子的量子性质也有了更加深入的了解。

最近，京都大学细胞材料综合研究所（iCeMS）的生物学家在研究癌症时发现，癌细胞内也可以出现光电效应。利用这种现象，研究团队找到了一种有效杀死癌细胞的新方法。

在传统的放射疗法中，X射线很难破坏肿瘤中心的癌细胞。因为X射线在有氧条件下才能产生切断DNA的活性氧，而肿瘤深处缺少血管，氧含量低。因此，在该研究中，科学家设计了一种含有碘原子的多孔纳米颗粒，然后把这种纳米颗粒引入肿瘤组织。

然后，研究人员用X射线照射肿瘤，进行放射治疗。因为新型纳米颗粒中的碘会出现光电效应，所以该治疗能够增强放疗的效果。在被一定能量的X射线照射后，碘元素释放电子，这些电子产生于癌细胞的DNA附近，因此可以直接使DNA双链断裂，最终导致癌细胞死亡。

此外，科学家还使用了三种不同的单色x射线，能量水平为33．0，33．2和33．4 keV以及x射线与0．1 keV。结果发现，用33．2keV的X射线可以达到最佳效果，即照射肿瘤球体30分钟后，触发癌细胞在3天内死亡。这就揭示了k －边能x射线对含碘纳米颗粒介导的肿瘤球形破坏的优先效应。

目前，相关研究结果发表在学术期刊Scientific Reports上，未来，研究小组希望进一步了解X射线是如何让碘原子释放电子的。他们还将尝试将碘元素放置到DNA分子上，以提高疗效。后续他们将在小鼠癌症模型上测试这类新型纳米颗粒的效果。