“造紙廢渣”成“癌細胞殺手”

經過結構改造，“造紙廢渣”木質素就可誘導癌細胞凋亡，變成“癌細胞殺手”。近日，南京林業大學輕工與食品學院金永燦教授團隊和南京大學醫學院附屬鼓樓醫院王鵬副研究員團隊的聯合研究成果刊登在著名國際期刊《美國化學學會納米》（英文名《ACS Nano》）上，此項研究為抗癌藥物研發提供了新思路。

“我們學校是研究林業的，對造紙廢棄物——木質素的再利用關注度很高。”金永燦介紹，團隊對木質素的結構了如指掌，又知道其“可改造”的特性，這些年轉化成果也較多。它的轉化可以有新的突破嗎？在研究過程中，團隊提出了大膽設想：能不能對“造紙廢渣”木質素進行改造，讓其成為一種特殊功能的生物材料，對癌細胞有所作為？

金永燦的博士生、論文的第一作者王一霖立即展開了實驗。“這個實驗是從2021年開始的。最初我們就是想知道，木質素和癌細胞會不會發生化學反應。”對于這個題目，王一霖興趣盎然。“木質素是固體，將之放在癌細胞的溶液里，似乎沒啥‘火花’。”隨后，她通過pH分級以及加入磺酸基和酚羥基分別對木質素進行“分子量調控和結構修飾”，改造后的木質素從固體變成了液體，再次和癌細胞“相遇”時，王一霖驚喜地發現：癌細胞死了好多。

為啥經過改造后的木質素會讓癌細胞死亡，其背后是什么機理？金永燦教授團隊查閱大量的文獻、進行了大量的實驗。“我們發現，腫瘤微環境（有癌細胞的環境）里，谷胱甘肽的濃度很高，和活性氧保持著平衡，給癌細胞提供良好的生存環境。此刻，加入改造后的木質素，就會對谷胱甘肽造成破壞，從而打破了癌細胞的生存環境，癌細胞沒有良好的生存環境，得不到正常的能量供給，就逐漸喪失活力直到凋亡。”王一霖說，有意思的是，正常細胞環境里，谷胱甘肽濃度不高，此刻，改造后的木質素竟然和谷胱甘肽“和平共處”，沒有了攻擊性。也就是說，它對正常細胞不造成損害。

為了證明這一論點，金永燦教授團隊和王鵬副研究員團隊展開合作，進行了動物實驗。他們在小白鼠皮下注射癌細胞，建造了肝癌模型，隨后在實驗組小白鼠的尾椎靜脈打入改造后的木質素（液體）。3周后，沒注射木質素（液體）的肝癌小白鼠因為癌癥多數轉移而死亡，而注射木質素（液體）的小白鼠，雖然腫瘤依舊在，但變小且沒有轉移，小白鼠的生命體征沒有異常，經過血液檢查，發現血液指標正常，也沒出現其他臟器的損傷。“說明其有良好的生物安全性。”王一霖說，此研究結果凸顯了木質素在生物醫學應用方面的巨大潛力，也為抗癌藥物研發提供新思路。

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