放射線療法のためのナノ粒子ベースのラジオンハンスメントの展望

放射線療法は、固形癌治療の重要な柱です。高レベルのコンフォーマル用量沈着にもかかわらず、リスクのある臓器の共照射とその後の正常な組織毒性のため、放射線療法は限られています。ナノテクノロジーは、がん放射線療法の有効性と安全性を高める魅力的な機会を提供します。設計の自由とナノ材料共産主義の成長する合成能力を活用すると、さまざまな工学的ナノ材料が放射線感覚剤またはラジオンハンサーとして設計および調査されています。これまでのところ、これまでの研究は主に金ナノ粒子やその他の高原子数材料に焦点を当てており、腫瘍組織の吸収断面を増やしていますが、最近の研究では、高Zナノ粒子放射線エンハンサーの伝統的な概念に挑戦し、触媒活性の重要性を強調しています。このレビューでは、ナノ粒子放射線エンハンスメントメカニズムとその定量化の知識に関する簡潔な概要を提供します。さまざまな放射線療法モダリティの潜在的なラジオエンハンサー候補材料と一般的な設計基準について批判的に説明し、ナノ材料の開発を進め、放射線療法の有効性を高め、同時に治療窓と同時に増加させるために、研究の優先順位で締めくくります。

Radiotherapy is a key pillar of solid cancer treatment. Despite a high level of conformal dose deposition, radiotherapy is limited due to co-irradiation of organs at risk and subsequent normal tissue toxicities. Nanotechnology offers an attractive opportunity for increasing the efficacy and safety of cancer radiotherapy. Leveraging the freedom of design and the growing synthetic capabilities of the nanomaterial-community, a variety of engineered nanomaterials have been designed and investigated as radiosensitizers or radioenhancers. While research so far has been primarily focused on gold nanoparticles and other high atomic number materials to increase the absorption cross section of tumor tissue, recent studies are challenging the traditional concept of high-Z nanoparticle radioenhancers and highlight the importance of catalytic activity. This review provides a concise overview on the knowledge of nanoparticle radioenhancement mechanisms and their quantification. It critically discusses potential radioenhancer candidate materials and general design criteria for different radiation therapy modalities, and concludes with research priorities in order to advance the development of nanomaterials, to enhance the efficacy of radiotherapy and to increase at the same time the therapeutic window.