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哈佛-麻省理工學院健康科學與技術部 (HST) 今天宣佈 傑弗裡·馮·馬爾茨安 為本年度 3 萬美元 Lemelson-M.I.T. 學生獎 的獲得者，以表彰其開發了一種利用奈米級金顆粒靶向惡性腫瘤並殺死 癌細胞，同時保護健康組織的技術。該獎項設立於 1994 年，每年頒發給為科學或技術領域做出重大貢獻的麻省理工學院高年級學生或研究生。
28 歲的博士候選人馮·馬爾茨安說，這種方法利用了“腫瘤的行為方式就像腫瘤一樣”，這意味著惡性腫瘤會盡可能快地觸發新血管的生長，以滋養並使其茁壯成長。但馮·馬爾茨安沒有餵養這些腫瘤，而是依靠這些超多孔的新生血管將棒狀金奈米粒子（注射到癌症患者體內）輸送到腫瘤內部，在那裡它們會附著在惡性組織上。
儘管其他研究人員已經測試了使用奈米粒子對抗癌症的方法 (在此處閱讀另一項麻省理工學院-哈佛大學的努力)，但馮·馬爾茨安開發了兩種方法來攻擊奈米粒子在那裡安頓下來後的腫瘤。第一種方法是將近紅外雷射照射到患者皮膚上腫瘤上方的區域；光線會使金加熱到足以中斷和破壞癌細胞的程度，而對周圍的健康細胞造成的損害很小（如果有的話）。在臨床前小鼠試驗中，單次奈米粒子注射（包括數萬億個奈米粒子）與近紅外光結合使用時，可 100% 根除腫瘤。馮·馬爾茨安表示，目前放射療法的問題在於，在大多數情況下，它並不侷限於惡性腫瘤，健康組織也會受到波及。
他的另一項獲獎技術涉及兩次注射：第一批作為偵察兵被派出去識別並附著在腫瘤上。一旦就位，它們就充當第二批奈米粒子的標記，這些奈米粒子覆蓋著抗癌藥物，這些藥物會瞄準並摧毀腫瘤，但不會傷害健康的組織。在小鼠試驗中，馮·馬爾茨安和他的同事發現，這種“偵察兵-刺客”系統成功地在小鼠體內輸送了比不具備與奈米粒子先遣隊溝通能力的情況下注射的藥物塗層粒子更有效 40 多倍且更有效殺死腫瘤的藥物劑量。
馮·馬爾茨安的兩種方法的主要好處是，藥物可以注射到身體的任何部位，但只會附著在癌組織上。他說：“如果我們直接將其注射到腫瘤中，那它就不是一項顛覆性的技術。”“至關重要的是能夠透過靜脈注射到身體的任何部位並讓它……瞄準腫瘤。”馮·馬爾茨安說，一旦藥物輸送完畢，奈米粒子就會被剝光，並且在被脾臟或肝臟從血液中過濾後，可以安全地排出體外，他指出金的毒性很低。
據南卡羅來納大學哥倫比亞分校的化學教授 凱瑟琳·墨菲 稱，金屬的形狀決定了它吸收多少光。“如果你想照射近紅外光（這非常有利於組織穿透）並燒掉一些東西，”她說，“棒狀效果非常好。”墨菲開發了將球形金顆粒轉化為馮·馬爾茨安在其研究中使用的奈米棒的工藝。
馮·馬爾茨安過去五年一直與他的導師 桑吉塔·巴蒂亞（哈佛-麻省理工學院 HST 電氣工程和計算機科學教授）一起進行這項研究，他是兩家公司的聯合創始人，他希望這兩家公司能夠幫助他的技術商業化：2007 年 7 月，他幫助成立了位於鹽湖城的 Nanopartz, Inc.，這是一家全球金奈米粒子供應商；2008 年 9 月，他幫助建立了波士頓公司 Resonance Therapeutics，該公司將進一步開發他的抗癌技術。尤金·祖巴列夫，休斯頓萊斯大學的助理化學教授，開發了 Nanopartz 賴以製造其奈米產品的大規模生產奈米粒子的方法。
馮·馬爾茨安在兩年前開發了另一種基於奈米技術的癌症治療方法，該方法依賴於由 DNA 系鏈結合的聚合物塗層氧化鐵奈米粒子，它們共同透過磁共振成像 (MRI) 建立腫瘤的視覺影像，正如 大眾科學.com 在 2007 年 11 月報道的那樣。為了測試這些粒子，他和他的團隊在小鼠體內植入了一種充滿奈米粒子的凝膠狀腫瘤，並將這些動物放置在杯狀電線圈的孔中，這些線圈透過磁脈衝啟用奈米粒子。
馮·馬爾茨安說，他目前正在進行他的近紅外雷射技術（用於消融癌性腫瘤）的臨床試驗，但它距離成為常規治療方法還需要數年時間。馮·馬爾茨安說，偵察兵-刺客模式距離成為抗癌的主要方法還遙遙無期，他指出，他和他的同事可能還需要 20 年的時間才能使其足夠安全有效，可以在人類身上使用。
馮·馬爾茨安計劃密切關注他的公司，同時繼續追求生物醫學或化學工程教授的學術生涯。他說，如果醫學要從實驗室走向患者，就不能忽視研究的商業和學術方面。“吸引我的事情之一，”馮·馬爾茨安說，“是以可以商業化的方式開發像這樣的療法。”