研究人員發現了一種使用新型碘納米粒子來加強放射治療的方法。當X射線照射到含有攜帶碘的納米粒子的腫瘤組織上時，三天內就會引發癌細胞死亡。碘會釋放出電子，打破腫瘤的DNA，導致細胞死亡。京都大學綜合細胞材料科學研究所（iCeMS）的科學家以及日本和美國的同事的研究結果發表在《科學報告》雜誌上。
“將金屬暴露在光線下會帶來電子的釋放，這種現象稱為光電效應。”領導這項研究的iCeMS分子生物學家Fuyuhiko Tamanoi說：”愛因斯坦在1905年對這種現象的解釋預示着量子物理學的誕生。”我們的研究提供了證據，表明有可能在癌細胞內重現這種效應。”
癌症放射治療的一個長期問題是，由於缺乏深入組織的血管，治療手段在氧氣水平較低的腫瘤中心並不有效。X射線照射需要氧氣，以便在射線擊中細胞內的分子時產生破壞DNA的活性氧。
Tamanoi與Kotaro Matsumoto及其同事一直試圖通過尋找更直接的方法來破壞癌症DNA來克服這一問題。在早期的工作中，他們表明，當用50.25千電子伏特的同步加速器產生的X射線照射時，加載釓的納米粒子可以殺死癌細胞。
在目前的研究中，他們設計了多孔的、攜帶碘的有機硅納米粒子。碘比釓便宜，並在較低的能量水平上釋放電子。
研究人員將他們的納米顆粒分散在腫瘤球狀體中，這是一種包含多個癌細胞的三維組織。用33.2KeV的X射線照射球狀體30分鐘后，它們在三天內被完全摧毀。通過系統地改變能量水平，他們能夠證明，33.2KeV的X射線會產生破壞腫瘤的最佳效果。
進一步的分析表明，納米粒子被腫瘤細胞吸收，就在其細胞核外定位。將恰到好處的X射線能量照射到組織上，促使碘釋放電子，然後導致核DNA的雙鏈斷裂，引發細胞死亡。
松本說：”我們的研究代表了在癌細胞內採用量子物理現象的一個重要例子。看來，在靠近DNA的地方產生了一團低能量的電子，造成難以修復的雙鏈斷裂，最終導致細胞程序性死亡。”
該團隊接下來想了解當碘原子暴露在X射線下時，電子是如何被釋放出來的。他們還在努力將碘放在DNA上而不是靠近它，以提高療效，並在癌症的小鼠模型上測試納米粒子。