《International Immunopharmacology》：Unveiling the therapeutic potential of copper nanoparticles for cancer treatment: a systematic review
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copper nanoparticles的合成方法、理化特性及其在癌症治疗中的应用机制，包括光热疗法、靶向药物递送和协同化疗效应，并通过多类型癌细胞实验验证其显著抗癌活性。
Jaya Lakkakula|Ananya Kumar|Nikita Singh|Ananya Singh|Imran Uddin
阿米蒂生物技术研究所，阿米蒂大学马哈拉施特拉邦分校，孟买-浦那高速公路沿线，Bhatan, Panel, 孟买，马哈拉施特拉邦，印度
摘要
本文综述了铜纳米粒子生产过程中涉及的化学和生物学机制，这些纳米粒子具有预防和诊断癌细胞的潜力。通过化学方法可以精确控制铜纳米粒子的尺寸、形态和表面特性。然而，生物技术提供了一种绿色且可持续的方法来制备铜纳米粒子。由于其独特的物理化学性质，铜纳米粒子成为癌症治疗的有希望的候选材料。它们表现出抗癌活性，能够使癌细胞经历氧化应激、DNA损伤和细胞凋亡，最终导致癌细胞死亡。此外，铜纳米粒子具有生物相容性，并且可以通过引入靶向配体进行功能化，从而增强其对癌细胞的特异性，同时减少对健康组织的损害。最后，铜纳米粒子可以与放射疗法或化疗药物等抗癌剂联合使用，以提高治疗效果。本文利用针对乳腺、前列腺、肝脏、肺、卵巢和宫颈癌细胞的细胞系测试了铜纳米粒子的抗癌能力，结果表明铜纳米粒子对癌细胞具有显著的细胞毒性作用，可引发细胞凋亡。总体而言，本文强调了通过化学和物理方法合成的铜纳米粒子作为有效抗癌剂的潜力，并强调了纳米粒子合成方法的重要性。
引言
癌症的特点是体内异常细胞不受控制地增殖和扩散。这些细胞可能发展成肿瘤，损害正常生理功能并侵入周围组织。癌症有上百种不同类型，每种类型都有其独特的特征和行为[1]。当正常细胞的遗传物质发生突变时，癌症就开始了，这些突变使细胞逃避了调节细胞生长和分裂的常规机制。随后，这些异常细胞会迅速增殖，形成肿瘤。良性肿瘤不会转移；而恶性肿瘤则具有侵入邻近组织并扩散到其他器官的能力。并非所有肿瘤都是恶性的[2]。
根据最新的全球统计数据，癌症仍然是全球重要的公共卫生问题。2022年，全球估计有2000万新发癌症病例，970万人因此死亡。预计到2050年，全球新发癌症病例数将增加到近3500万例，主要原因是人口增长、老龄化以及接触风险因素的增加[3]。不同地区的癌症类型发病率有所不同，但肺癌、乳腺癌、结直肠癌、胃癌和肝癌是全球最常见的癌症类型。大约三分之一的癌症相关死亡病例是由摄入不足的水果和蔬菜、饮酒、吸烟、高体重指数以及缺乏体育活动等因素引起的[4]。
癌症的治疗取决于患者的整体健康状况以及癌症的类型和阶段。手术是主要的治疗手段之一，常用于治疗小型肿瘤。放射疗法使用高能辐射，可以单独使用或与其他疗法结合使用，以摧毁癌细胞。化疗在癌症的早期和晚期阶段都很常用，通过给予细胞毒性药物来阻止癌细胞的快速增殖。激素疗法对对激素敏感的癌症有效。近年来，多种治疗方式的联合应用对于改善患者预后越来越重要[5]。新的治疗方法，包括基因疗法和精准医疗，为未来的癌症治疗提供了希望。靶向疗法针对促进癌细胞生长的特定生化途径和蛋白质，而免疫疗法则增强身体的免疫系统来识别和摧毁癌细胞。治疗决策是个性化的，考虑了癌症类型和患者健康状况等因素，旨在在最小化副作用的同时获得最佳治疗效果[6]。
在抗癌斗争中，纳米技术已成为一种前沿工具，为有效和个性化的治疗提供了前所未有的可能性。这一创新的核心在于能够设计和操控具有独特性质的纳米材料，实现精确的药物递送和增强的成像能力[7]。
这些微小的颗粒通常大小在1到100纳米之间，具有独特的物理化学性质，能够精准地靶向癌细胞。其中一个主要优势是它们可以利用许多实体肿瘤的渗漏血管特性，通过增加的EPR（渗透性和滞留性）效应在肿瘤组织中缓慢积累[8]。此外，可以通过在纳米粒子表面引入特定配体来使其主动靶向癌细胞，这些配体可以与肿瘤细胞膜上过度表达的受体结合。一旦定位，这些纳米粒子可以精确地递送治疗载荷，如化疗药物或治疗性核酸，同时减少对健康组织的损害[9]。此外，纳米粒子的可编程特性（如表面电荷、大小和形态）使得药物释放和药代动力学得到优化。已经有许多纳米粒子（包括脂质体、铜、银和树状大分子）被研究用于癌症治疗。
铜纳米粒子因其独特的性质和潜在的治疗效果而受到关注。多项研究表明，它们在多种机制下对癌细胞表现出显著的抗癌效果，如通过氧化应激、DNA损伤和细胞过程紊乱引发细胞死亡[10]。一个显著的优势是它们能够精确地识别癌细胞而不影响健康细胞，这是因为癌细胞对铜纳米粒子具有独特的敏感性。此外，它们可以装载抗癌药物，实现精准的药物递送，从而提高化疗的效果，同时减少全身副作用[11]。
此外，铜纳米粒子在近红外光谱范围内具有显著的吸光能力，使其成为光热疗法（PTT）的理想候选材料。当暴露在近红外光下时，它们会产生热量，选择性杀死目标区域的癌细胞。此外，它们还可用作CT扫描和磁共振成像等成像方法的造影剂，有助于早期癌症检测和精准诊断[12]。
章节片段
铜纳米粒子在癌症治疗中的应用
本节将讨论不同类型的癌症（包括肺癌、前列腺癌、宫颈癌、卵巢癌、乳腺癌、肝癌和结肠癌），以及铜纳米粒子的独特性质如何帮助这些癌症的检测和治疗。
铜纳米粒子与铜死亡：机制洞察和治疗潜力
除了在多种癌症模型中观察到的细胞毒性效应外，新的证据表明铜纳米粒子可以诱导一种新发现的调控性细胞死亡方式——铜死亡（cuproptosis），为治疗提供了潜在的机会[72]。铜死亡是一种由细胞内铜过量引起的细胞死亡方式，与经典的细胞死亡机制（如细胞凋亡、铁死亡或坏死）不同
基于铜的纳米粒子：分类和治疗机制
基于铜的纳米材料可以分为金属铜纳米粒子、铜氧化物（CuO和Cu?O）、铜硫属化合物（如CuS）、铜磷酸盐纳米结构、铜掺杂复合材料和铜纳米簇，每种类型都具有不同的生物医学功能[78]。金属铜纳米粒子具有高导电性和催化活性，适用于电化学生物传感器和癌症诊断中的信号放大。CuO和Cu?O纳米粒子尤为常见结论与未来展望
癌症是一种快速发展的威胁生命的疾病，也是最常见的恶性肿瘤之一，是导致死亡的主要原因。它继续构成重大的全球健康挑战，其原因是细胞增殖失控、遗传不稳定以及对传统治疗策略的抵抗。虽然尚未找到治愈癌症的单一方法，但在理解和管理这种疾病方面已经取得了显著进展
作者贡献声明
Jaya Lakkakula：撰写初稿、数据验证、概念构建。Ananya Kumar：方法设计、实验研究、数据分析。Nikita Singh：数据可视化、软件应用、资源管理、实验设计。Ananya Singh：数据可视化、软件应用、数据分析。Imran Uddin：审稿与编辑、监督工作、概念构建。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
