世界卫生组织2015年2月发布的最新资料显示,全球肺癌的发病率和病死率高居各类恶性肿瘤之首,已成为一个严重的公共健康问题^[1]。淋巴转移是肺癌患者常见的转移途径,也是影响患者预后的主要因素之一。肺癌手术中转移淋巴结清扫情况,对于患者的临床分期、预后判断有重要意义。原发肺癌完全切除及系统的淋巴结清除是非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)外科手术治疗的基本原则。2008年肿瘤学临床实践指南指出^[2],肺癌手术完全性切除中一条重要定义为"行系统性淋巴结清扫,必须包括6组淋巴结,其中3组来自肺内(叶、叶间或段)和肺门淋巴结,3组来自包括隆突下淋巴结在内的纵隔淋巴结"。

多因素分析显示,淋巴结转移的数量和解剖的范围均为患者术后的独立预后因素^{[3, 4]}。由于系统性淋巴结清除手术范围广、术中不易定位、创伤大、术后并发症和死亡率相对增加,对于淋巴结清除范围、方式,临床实践中仍存在不少问题与争论。Darling等^[5]研究显示,早期非小细胞肺癌行淋巴结系统清除的患者,术后仅有5%患者受益,仍有40%患者出现肿瘤复发或转移。因此,针对早期非小细胞肺癌,如何在术前或术中准确评估并合理选择肺癌淋巴结清除范围及方式,对于减少并发症、改善患者术后生活质量及预后非常重要。

纳米碳的应用对于提高阳性淋巴结检出率从而提高转移淋巴结的切除率、提高淋巴结转移肿瘤杀伤力以及提高患者手术病理分期具有重要意义。本文综述纳米碳在肺癌治疗中的应用进展。

自1950年Weinberg试用天蓝来观察胃癌输出淋巴引流情况开始,淋巴示踪剂正式应用于临床。淋巴示踪剂至今已发展到第三代。第一代以亚甲蓝为代表,因其显色快,易较快蔓延至下一级淋巴结,且注射后既可进入毛细淋巴管又可进入毛细血管,使周围组织蓝染,临床效果不理想^[6]。第二代以活性碳为代表,最初研制的活性炭粒径较大(20 um),虽不进入血液循环,但缺乏淋巴系统指向性^[7]。第三代示踪剂--纳米碳,改进了前两代示踪剂的不足,染色方便,淋巴趋向性高,成为目前临床较理想的淋巴示踪剂^[8]。

纳米碳是将活性炭进行特殊加工,制备成直径21 nm的碳颗粒,再加悬剂、0.9%氯化钠溶液制成平均直径为300 nm左右的炭团混悬液。纳米碳有较高的淋巴趋向性且不进入血管^[9]。此外,其内部有多孔疏松蜂窝状结构,药物可以被吸附于纳米碳的内部孔隙或表面^[10]。同时,纳米炭没有生物活性,使用安全方便,对机体几乎无不良反应。Ito等^[11]实验显示,纳米碳对淋巴组织有较高的趋向性,且几乎不会进入血液循环或诱发全身过敏反应。van Tongeren等^[12]通过小鼠动物实验证实,纳米碳的原材料碳黑无致突变性及致癌性。Magrez等^[13]实验显示,纳米碳对中枢神经系统、心血管系统及呼吸系统无明显影响。

综上所述,纳米碳因其高淋巴趋向性、药物吸附性及用药安全性而广泛应用于结直肠癌、胃癌、乳腺癌、甲状腺癌、肺癌等疾病的诊疗过程中。

常规肺癌手术对转移淋巴结清除是否彻底缺乏一种直观依据,传统影像学方法(胸片、CT等)对于判断淋巴结是否转移缺乏敏感度及特异性。不少胸外科医生在肺癌手术中清扫淋巴结时往往只清扫较大或变黑的淋巴结,对于小的淋巴结,特别是隐匿在脂肪组织中或被手术野血液染色的较小的淋巴结,无论是常规手术中还是术后外科医生或病理科医生通过眼观和手触的方法挑取切除标本中的淋巴结时,很容易被忽略而残留或漏检,而这些肉眼观察比较小的淋巴结中不仅有转移,而且转移比例可占到阳性淋巴结总数的50%以上,按淋巴结大小判断是否有转移是不可靠的^[14],而纳米碳作为淋巴结示踪剂可以通过其特异的淋巴示踪特性达到良好的淋巴结示踪,便于术中系统的淋巴结清扫^[15]。

在组织学上,毛细淋巴管由单层内皮细胞构成,内皮细胞间连接松散,基底膜不完整或缺乏,细胞与细胞间紧密连接较弱,具有400~800 nm间隙,而毛细血管基底膜完整且内皮之间为紧密连接,间隙一般为7~12 nm,因此,纳米碳在组织中可选择性通过毛细淋巴管管壁进入毛细淋巴管而不进入血管^[16]。与传统淋巴染料亚甲蓝等相比,纳米碳具有淋巴趋向性强、黑染率高、示踪速度快、消退缓慢、颜色醒目、与周围组织色彩对比度高等特点,使癌变区域的淋巴管和淋巴结黑染,更容易被发现和清扫^{[8, 17]}。

陈浩等^[18]在大鼠实验中证实,纳米碳可将其注射部位所属淋巴结明显黑染,且黑染淋巴结的次序与淋巴回流方向一致,作为淋巴结示踪剂效果较理想。Liu等^[19]的大鼠模型实验结果显示纳米碳对胸腔淋巴结有较理想的示踪作用,李树本等^[20]根据微创胸腔镜辅助淋巴结清扫术中是否运用纳米炭,将42例肺癌患者分为试验组(20例)和对照组(22例),结果纳米碳组的淋巴结检出数目(25.5 ±8.8)枚高于对照组者(14.6±4.6)枚,差异有统计学意义,并证实纳米碳使用过程中无严重并发症或不良反应,作为手术中淋巴示踪剂有较高的淋巴趋向性及用药安全性。He等^[21]的一项临床试验亦证实了纳米碳能提高胸腔镜下非小细胞肺癌手术的淋巴结检出率。

综上所述,纳米碳可安全用于胸腔淋巴结的示踪,对肺癌手术中识别和清除淋巴结,特别是传统无淋巴结示踪剂手术中易漏检的小淋巴结的识别和清除具备有效的指导作用,可在提高肺癌手术中淋巴结检出率的同时,防止肺癌手术淋巴结清扫过程中转移淋巴结挤压破溃,污染术区导致肿瘤扩散。

纳米碳具有良好的化学稳定性和生物相容性,比表面积可达1480 m²/g,对抗癌药物有较高的吸附性。纳米活性炭具有良好的化学稳定性和生物相容性,吸附机制主要为物理吸附,抗癌药物被吸附后,药物的理化性质不会改变。纳米碳与被吸附药物间不形成共价键,根据吸附等温曲线平衡关系,周围药物浓度下降时,被吸附药物从纳米碳表面解离,抗肿瘤活性不受影响,局部药物浓度恒定并能维持较长时间,能很好地杀灭淋巴系统中的肿瘤细胞,同时避免了经静脉滴注或动脉介入给药途径中局部淋巴管及淋巴结内的化疗药物浓度低于杀灭转移肿瘤细胞所需浓度的问题。纳米碳因其较高的淋巴趋向性,载药化疗中,淋巴管及淋巴结内化疗药物浓度高,而血液中及其他组织器官浓度较低,可在实现淋巴系统化疗的同时减轻化疗药物的不良反应^{[22, 23, 24]}。此外,化疗药物在淋巴系统中转运可避免肝脏首过效应,可以减少药物用量,既起到杀灭局部淋巴结内肿瘤细胞防止其淋巴途径转移的作用,又降低了对化疗药物的不良反应^[25]。有研究结果^[26]表明,化疗所致不良反应仅为其水溶液的1/5,如50 mg丝裂霉素吸附炭粒仅相当于9.13 mg丝裂霉素水溶液的毒性,提示使用纳米炭吸附超大剂量化疗药物,并不会明显增加不良反应。

陈浩等^[27]在大鼠动物模型实验中随机将大鼠分为阿霉素组、阿霉素纳米炭混悬液组及对照组,分别于大鼠的肿瘤生长处经皮内注射等量的阿霉素水溶液、阿霉素纳米炭混悬液和生理盐水。处理21天后,3组大鼠腘窝淋巴结均有增大,在注射阿霉素纳米炭混悬液组中,大鼠腘淋巴结增大较其他两组少。三个实验组中腘窝淋巴结中肿瘤细胞的坏死率分别为(20.439±3.116)%、(28.163±7.805)%、(47.153±10.273)%,证明纳米碳可以提高阿霉素靶向淋巴的效率,能有效杀灭淋巴结中转移肿瘤细胞,从而起到抑制恶性肿瘤淋巴转移的作用。钱浩然等^[28]的淋巴结转移瘤小鼠动物模型实验,证实紫杉醇纳米碳制剂对于治疗肿瘤的淋巴结转移具有一定疗效,并具有一定缓释性。

纳米碳在肺癌载药化疗中的应用目前尚未见报道。纳米碳载药化疗的优势、动物实验所证实其在载药化疗方面的有效性以及其在结直肠癌^[29]、胃癌^[30]等疾病载药化疗中的成熟应用,为纳米碳在肺癌的载药化疗中的应用提供了新思路及理论基础。

癌性胸腔积液单纯全身化疗难以取得理想效果且化疗不良反应多,局部治疗效果明显优于全身化疗。杨常菀^[31]采用纳米碳吸附顺铂后注入胸腔,治疗癌性胸腔积液,总有效率达100%,且不良反应轻微,能促使胸膜粘连、胸膜腔闭合以减少胸腔积液。隋新华等^[32]在胸腔注入纳米碳吸附的三氧化二砷(As₂O₃),吸附了As₂O₃的纳米碳经壁层胸膜淋巴管移行,缓慢释放As₂O₃,使胸膜腔内长时间保持较高且稳定的砷浓度,有选择性、趋向性地清除淋巴系统内肿瘤细胞,且试验组胃肠道反应发生率较对照组低,生存期延长。

纳米碳在淋巴示踪和载药化疗方面有很多优势,在肺癌治疗过程中,纳米碳作为淋巴示踪剂在提高阳性淋巴结检出率等方面有重要意义;作为化疗药物载体,其对淋巴结中转移肿瘤细胞的有效杀伤有重要作用;在癌性胸腔积液的治疗中,其局部治疗效果优于全身化疗。

由于纳米碳在肺癌治疗中应用不多,国内外循证文献报道纳米碳的应用较少,且对于使用纳米碳后患者长期预后情况的报道极少。此外,对于其作为药物载体的安全性仍不确定。故纳米碳在肺癌及其他肿瘤的临床应用尚存在不确定性,需待进一步研究。