文|陳根

光電效應(yīng)是物理學(xué)中一個(gè)重要而神奇的現(xiàn)象，其是在高于某特定頻率的電磁波（該頻率稱為極限頻率threshold frequency）照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子吸收能量后溢出而形成電流，由光生電。

1887年，德國(guó)物理學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn)該效應(yīng)，而正確的解釋為愛因斯坦所提出，為后來的量子物理學(xué)奠定基礎(chǔ)。此后，科學(xué)家們?cè)谘芯抗怆娦?yīng)的過程中，對(duì)光子的量子性質(zhì)也有了更加深入的了解。

最近，京都大學(xué)細(xì)胞材料綜合研究所（iCeMS）的生物學(xué)家在研究癌癥時(shí)發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞內(nèi)也可以出現(xiàn)光電效應(yīng)。利用這種現(xiàn)象，研究團(tuán)隊(duì)找到了一種有效殺死癌細(xì)胞的新方法。 

在傳統(tǒng)的放射療法中，X射線很難破壞腫瘤中心的癌細(xì)胞。因?yàn)?/span>X射線在有氧條件下才能產(chǎn)生切斷DNA的活性氧，而腫瘤深處缺少血管，氧含量低。因此，在該研究中，科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種含有碘原子的多孔納米顆粒，然后把這種納米顆粒引入腫瘤組織。

然后，研究人員用X射線照射腫瘤，進(jìn)行放射治療。因?yàn)?/span>新型納米顆粒中的碘會(huì)出現(xiàn)光電效應(yīng)，所以該治療能夠增強(qiáng)放療的效果。在被一定能量的X射線照射后，碘元素釋放電子，這些電子產(chǎn)生于癌細(xì)胞的DNA附近，因此可以直接使DNA雙鏈斷裂，最終導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡。

此外，科學(xué)家還使用了三種不同的單色x射線，能量水平為33.0,33.2和33.4 keV以及x射線與0.1 keV。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用33.2keV的X射線可以達(dá)到最佳效果，即照射腫瘤球體30分鐘后，觸發(fā)癌細(xì)胞在3天內(nèi)死亡。這就揭示了k -邊能x射線對(duì)含碘納米顆粒介導(dǎo)的腫瘤球形破壞的優(yōu)先效應(yīng)。

目前，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Scientific Reports上，未來，研究小組希望進(jìn)一步了解X射線是如何讓碘原子釋放電子的。他們還將嘗試將碘元素放置到DNA分子上，以提高療效。后續(xù)他們將在小鼠癌癥模型上測(cè)試這類新型納米顆粒的效果。