快速吸收分子氧的材料（稱為除氧劑或脫氧劑（DOA））具有許多工業(yè)應(yīng)用，例如：食品保藏、金屬防腐蝕和煤脫氧。由于氧對(duì)癌癥生長至關(guān)重要，所以通過消耗腫瘤內(nèi)氧氣的饑餓療法是治療癌癥的潛在有效策略。本論文研究了如何應(yīng)用注射聚合物改性硅化鎂（Mg2Si）納米粒子，用于清除腫瘤中的氧氣并形成副產(chǎn)物阻止腫瘤毛細(xì)血管再氧化。相關(guān)研究結(jié)果表明在酸性腫瘤微環(huán)境中，Mg2Si釋放出的硅烷可以有效地與溶解組織和血紅蛋白結(jié)合的氧三者反應(yīng)形成二氧化硅（SiO2）聚集體，并且這種原位構(gòu)造的SiO2會(huì)阻斷腫瘤毛細(xì)血管并防止腫瘤接受新供應(yīng)的氧和營養(yǎng)物。

微電極的應(yīng)用

應(yīng)用了Unisense氧氣微電極測試了老鼠體內(nèi)靜脈中血液中的氧氣濃度以及老鼠體內(nèi)腫瘤組織的氧氣濃度。其中老鼠靜脈血液是從老鼠尾靜脈抽出20ul的靜脈血液后，并立馬進(jìn)行血液中氧氣濃度的測試。而老鼠體內(nèi)的各個(gè)器官組織氧氣濃度是通過使用氧微電極穿刺測試得到的。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過注射聚合物改性的硅化鎂納米粒子，可以充當(dāng)DOA清除腫瘤中的氧氣并形成副產(chǎn)物阻止腫瘤毛細(xì)血管再氧化。納米顆粒的制備是利用自蔓延高溫合成方法實(shí)現(xiàn)的。在酸性腫瘤微環(huán)境中，Mg2Si釋放出的硅烷可以有效地與溶解組織和血紅蛋白結(jié)合的氧三者反應(yīng)形成二氧化硅（SiO2）聚集體。這種原位構(gòu)造的SiO2會(huì)阻斷腫瘤毛細(xì)血管并防止腫瘤接受新供應(yīng)的氧和營養(yǎng)物。

圖1、使用除氧化劑硅化鎂-聚乙烯吡咯烷酮溶液進(jìn)行癌癥饑餓療法的原理示意圖，從圖中可以看出通過注射的方式，硅化鎂-聚乙烯吡咯烷酮溶液進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)血管后，酸性腫瘤微環(huán)境中，硅化鎂（Mg2Si）納米粒子，充當(dāng)DOA清除腫瘤中的氧氣并形成副產(chǎn)物（二氧化硅）阻止腫瘤毛細(xì)血管再氧化。

圖2、測試?yán)鲜蠡铙w的體內(nèi)組織在不同時(shí)間以及不同距離內(nèi)的氧濃度裝置圖。

圖3、圖a表示的是老鼠體內(nèi)移植的腫瘤內(nèi)注射二氧化硅溶液的影像圖，圖b指的是老鼠體內(nèi)移植的腫瘤注射硅化鎂-聚乙烯吡咯烷酮溶液的影像圖。圖c表示的是注射和未注射硅化鎂聚乙烯吡咯烷酮溶液的老鼠體內(nèi)腫瘤的血氧飽和度隨時(shí)間的變化情況。圖d指的是老鼠腫瘤內(nèi)的不同距離處溶解氧濃度隨時(shí)間的變化分布情況，圖e表示的是腫瘤內(nèi)不同時(shí)間段的氧分壓分布情況的剖面分析。圖f指的是老鼠體內(nèi)注射硅化鎂-聚乙烯吡咯烷酮溶液后的老鼠腫瘤的影像分布圖。圖g表示的是老鼠體內(nèi)注射硅化鎂-聚乙烯吡咯烷酮溶液和注射生理鹽水的影像SUV比值的對(duì)比。圖f表示的是老鼠體內(nèi)注射硅化鎂-聚乙烯吡咯烷酮溶液，其體內(nèi)腫瘤體積大小隨時(shí)間的變化情況。

圖4、圖a表示的是使用硅化鎂-聚乙烯吡咯烷酮溶液作為除氧劑作用的原理圖。其具體操作是應(yīng)用一個(gè)含有硅化鎂-聚乙烯吡咯烷酮溶液的開口微量離心管，將該微量離心管置于含有細(xì)胞的培養(yǎng)皿中，體系動(dòng)態(tài)平衡過程中，培養(yǎng)基中溶解氧會(huì)不斷的解吸附并釋放出氣體氧會(huì)迅速的與微量離心管中的去氧劑進(jìn)行脫氧反應(yīng)，從而引起培養(yǎng)基中的氧氣迅速消耗。圖b指的是培養(yǎng)皿體系中加入不同濃度的硅化鎂-聚乙烯吡咯烷酮溶液，微量離心管中的氧氣濃度水平隨時(shí)間的變化情況。圖c指的是培養(yǎng)皿體系中加入不同濃度的硅化鎂-聚乙烯吡咯烷酮溶液后，培養(yǎng)基中的氧氣濃度水平隨時(shí)間的變化情況。

圖5、a)MS-NPS（硅化鎂-聚乙烯吡咯烷酮）分散在不同pH緩沖體系（平衡溶解氧濃度是8mg/L）中數(shù)碼。b)表示的是在兩種不同pH環(huán)境中，加入脫氧劑MS NPS后，體系中的氧氣濃度隨時(shí)間的變化情況。c)表示的是使用動(dòng)態(tài)光散射儀測試不同pH緩沖體系中MS-NPS的粒徑分布情況。從圖b中可以看出，在弱酸性環(huán)境中，脫氧劑能夠快速的消耗緩沖體系中的氧氣，而在中性偏弱堿性環(huán)境體系中，體系中的氧氣濃度幾乎不變。

圖6、酸化的DMEM營養(yǎng)基中（pH=6.5）加入不同濃度（0 mM、2mM、5mM、10mM）的脫氧劑MS-NPS后，體系中氧氣濃度隨時(shí)間的變化情況。從圖中可以看出，脫氧劑MS-NPS加入會(huì)引起體系中的氧氣濃度迅速降低，在30分鐘后，體系中的氧氣濃度就處于平衡了，而脫氧劑MS-NPS的濃度越大，體系中的氧氣濃度越小。但是當(dāng)脫氧劑濃度增加到一定濃度時(shí)（10mM），其氧氣濃度就幾乎不變了。

圖7、在不同pH（4.5(a)、6.5(b)）環(huán)境下，老鼠體內(nèi)注射硅化鎂-聚乙烯吡咯烷酮溶液（MS NPs）后，MS NPs與腫瘤血管內(nèi)的氧氣進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，老鼠腫瘤體內(nèi)的氧氣消耗以及鎂的釋放濃度隨時(shí)間的變化情況。插圖表示的是使用MS NPs后氧氣消耗率以及鎂的釋放率隨時(shí)間的變化分析。

圖8、昆明小鼠中注射高劑量MS NPs（100mg/L）和未注射MS NPs不同組織器官（心臟、肝、脾臟、肺、）的在不同時(shí)間段微表面氧分壓剖面分析圖。從圖中可看出，老鼠各器官組織中的氧分壓值未出現(xiàn)較大的波動(dòng)。

總結(jié)

相關(guān)研究表明血管生成在腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移中具有重要作用。腫瘤的生長是血管依賴性的，一般當(dāng)腫瘤直徑超過2cm時(shí)，必需要有新生腫瘤血管生成，否則腫瘤將會(huì)因營養(yǎng)不足而壞死、停止生長。這也說明抗腫瘤血管生成已成為治療惡性腫瘤的一種新思路。本論文研究了一種快速吸收分子材料（除氧劑），并將其應(yīng)用于饑餓癌癥療法中，成為治療腫瘤一種新的思路。氧對(duì)癌癥生長至關(guān)重要，所以通過消耗腫瘤內(nèi)氧氣的饑餓療法是治療癌癥的潛在有效策略。具體方法使用一種硅化鎂的納米粒子注入到老鼠體內(nèi)，硅化鎂納米粒子能夠與腫瘤中的氧氣迅速反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中使用了unisense氧微電極用于原位的測試?yán)鲜箪o脈血液以及腫瘤組織中的氧氣濃度實(shí)現(xiàn)了對(duì)于老鼠體內(nèi)的氧氣濃度的在線監(jiān)測，從而提出了基于硅化鎂納米粒子能夠清除腫瘤中的氧氣并形成副產(chǎn)物阻止腫瘤毛細(xì)血管的再氧化并抑制腫瘤毛細(xì)血管接受新供應(yīng)的氧合和營養(yǎng)物的理論，這說明unisense氧微電極在醫(yī)學(xué)腫瘤學(xué)方面存在著很好的應(yīng)用價(jià)值。

本文來自：微電極研究系統(tǒng)應(yīng)用于腫瘤癌癥治療領(lǐng)域  文章中論文四的擴(kuò)展。