化疗长期以来一直是癌症治疗的基石，但其有效性伴随着显著代价。用于杀灭癌细胞的强效药物往往也会损伤健康组织，导致从恶心疲劳到器官损伤等一系列副作用。雪城大学文理学院（A&S）与生物启发研究所的研究团队正致力于改变这一现状。
文理学院化学助理教授胡晓然开发了一种方法，可使抗癌药物仅在所需位置——肿瘤内部被精准激活，从而保护身体其他部位。该研究发表在《化学科学》期刊上。
胡晓然及其团队（包括化学系研究人员）探索了如何利用超声波仅在特定区域激活化疗药物，为更安全有效的癌症治疗开辟新途径。
“作为开发通用平台的初步步骤，该方法有望在超声照射组织区域实现细胞毒性药物的空间可控释放，减少脱靶副作用。简而言之，如果手持超声仪器或病床边工具能用于引导或激活药物，未来将使众多患者受益，”胡晓然表示。
声波化为解决方案
研究核心在于前药概念——一种保持非活性状态直至触发释放治疗效果的化合物。传统前药通过肿瘤内部的低pH值或特定酶等条件激活，但这些触发因素也可能存在于健康组织中，导致意外副作用。
胡晓然团队采用了不同策略。他们不依赖内部触发机制，而是使用超声波——一种安全无创且常用于医学成像的技术。与难以穿透深层组织的光激活方法不同，超声波可触及体内深层肿瘤并实现精准定位。
超声波控制化学反应
该过程始于一种特制前药，其在全身循环时保持非活性状态。当超声波作用于特定区域（如肿瘤部位）时，会产生短寿命的活性物质羟基自由基，触发前药的化学转化。这种转化仅在所需位置释放活性药物，恢复其抗癌能力的同时最大限度减少对健康细胞的毒性。
“超声波是广泛使用的成像技术，但其化学效应在生物医学领域尚未得到充分探索。我们团队旨在利用超声波驱动生物学和医学中的有益化学反应。最新研究中的策略允许在超声照射区域实现药物的外部可控释放，”胡晓然表示，“该方法有望在提升治疗精准度的同时减少副作用。”
这对癌症护理的意义重大。肿瘤科医生未来或可利用现有超声设备不仅用于诊断，还能在治疗过程中激活化疗药物。这种双重用途将简化诊疗流程并改善治疗效果。
“超声波已深度融入乳腺癌诊断等肿瘤学操作，”胡晓然指出，“我们的平台顺应这一趋势，有望通过现有超声基础设施实现临床转化。”
从实验室到临床
尽管技术仍处于早期阶段，胡晓然团队对其前景持乐观态度。他们正致力于优化超声激活药物的机制，使释放过程更高效，并与其他研究人员合作推动该技术向临床应用迈进。
该项目的另一关键价值在于其提供的宝贵培训。胡晓然实验室的博士后付轩成主导了从材料合成到化学表征及细胞实验的全流程。研究生许博文、赫鲁沙·利亚纳格等人通过优化实验条件和收集数据作出贡献。本科生研究助理卢克·韦斯特布鲁克、塞思·布朗和塔图姆·德马尔科也通过该项目获得了珍贵的研究经验。
“这种实践经历弥足珍贵，”胡晓然表示，“它使学生能够应对现实挑战，为医学未来做出实质性贡献。”
胡晓然研究的潜在影响远超实验室范畴。通过实现更精准的药物递送，该技术有望减轻化疗给患者带来的身心负担，改善治疗效果并降低医疗成本。
随着团队持续优化方法并向动物实验推进，这项工作彰显了文理学院正在开展的创新性跨学科研究——这些研究不仅拓展科学边界，更蕴含着改善人类生活的切实希望。
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