硼中子捕获治疗(Boron Neutron Capture Therapy; BNCT)对于国际放射肿瘤研究并不是一个陌生的领域, 有别于传统光子放射治疗或近日流行的粒子治疗观念技术(质子, 碳离子等)是透过人工操作方式去对位肿瘤, 来提供肿瘤的照射治疗的精准度, 硼中子捕获治疗则是利用提供肿瘤摄取一种含硼10的药物(自然界硼原子的主要组态是硼11, 但硼10是不具放射线的同位素), 然后给予肿瘤照射热中子, 此等热中子的照射会诱发硼10药物的分裂反应, 产生两个高肿瘤破坏生物效应的粒子(α粒子及反跳锂核), 这两个高肿瘤破坏效应的粒子不但生物效应极佳, 更优势的是其破坏影响的范围仅5-10μm, 只局限在一个肿瘤细胞的范围内, 是一个兼具低正常组织副作用, 高肿瘤破坏效果的优势放射治疗, 近年来相关的研究学者更给其”标靶性粒子放射治疗”的定义名称。

BNCT杀灭肿瘤细胞的两个重要因素是10B和热中子。其中最重要的是10B浓度较高且选择性进入肿瘤细胞。在研制硼载体时需要考虑以下三个重要因素：

（1）肿瘤组织中10B的浓度范围达到20-35μg 10B/g；

（2）肿瘤/正常组织10B浓度比和肿瘤/血液10B浓度比大于3-5；

（3）足够低的毒性。然而，目前还没有一种硼载体能完全满足上述要求。

在20世纪50年代至60年代初，BNCT的发展处于初级阶段，研究者使用硼砂、硼酸及其衍生物作为硼载体进行了初步的临床研究以评价BNCT对脑肿瘤的疗效。Farr等首次使用硼砂作为硼载体，对GBM患者进行BNCT。但该研究并未成功，这是由于第一代硼载体不具有肿瘤特异性，中子照射后正常组织受损严重。且肿瘤细胞内硼浓度不足。随后，研究者致力于开发具有肿瘤细胞选择性的硼载体。硼苯丙氨酸（BPA）和硼碳酸钠（BSH）脱颖而出，发展成为第二代硼载体。BPA由Synder等合成，其结构与酪氨酸类似，参与特定蛋白质的合成，因此在肿瘤的快速增殖过程中选择性积聚于肿瘤生长相关的蛋白质中，从而选择性聚集于肿瘤细胞。BPA对脑肿瘤有效，因为除肿瘤细胞外，脑内很少有增殖活跃的细胞。将BPA与果糖结合（BPA-F）可显著提高BPA在生理pH下的水溶性，进一步提高进入细胞的能力。BSH由Solow等在1967年合成，并证实其具有脑肿瘤特异性。BSH通常含有10个及以上的硼原子，在日本等国家开展了多项针对胶质瘤的临床研究。

由于BPA主要针对增殖的肿瘤细胞，且在肿瘤细胞中产生更高的硼浓度，因此较BSH具有更大的肿瘤杀伤能力和更小的副作用。BPA和BSH联合应用，可使硼的分布更均匀，以获取更好的疗效。另外，改善给药方式，如同时输注甘露醇，采用聚焦超声技术，或通过对流增强输送装置进行瘤内给药，可显著提高脑肿瘤对BPA和BSH的摄取能力。另外，利用18F标记的BPA可通过PET置管显示10B在人体内的分布，为制定BNCT治疗方案提供指导。目前，BPA是治疗高级别胶质瘤和复发头颈部肿瘤的首选硼载体，第二代硼载体代表了BNCT技术发展的里程碑。

第二代硼载体由于分子特性存在缺陷，并不是理想的硼载体。随着越来越多的研究者投入硼载体的研发，第三代硼载体显示出旺盛的生命力。

第三代硼载体分为两类：含硼小分子药物和含硼纳米药物。含硼氨基酸衍生物是很有前途的小分子硼载体，可通过氨基酸代谢途径实现肿瘤特异性。从BPA和18F-BPA衍生出多种新型的硼载体。Nomoto等将BPA与聚乙烯醇结合（PVA-BPA），增强肿瘤摄取，提高疗效。Li等合成了一种新型的硼化酪氨酸FBY，18F-FBY具有较强的代谢稳定性，且肿瘤特异性较高，是具有较大潜力的PET显像用硼载体。在纳米载体方面，含硼胶束是近年来研究的热点。嵌段共聚物（Block Copolymer）在水中可以自组装成球形的核壳聚合物胶束。它们制备简单，生物相容性高，稳定性好，水溶性强。与PEG共聚可有效延长血液循环时间，被广泛应用于药物成像和靶向递送。Sumitani合成的含硼聚乙二醇聚乳酸延长了血液循环时间，并显示出高肿瘤摄取率，且制备简单，具有较好的临床应用前景。Shi等利用MPEG-PLGA胶束包覆硼卟啉TBPP。制备了含硼纳米药物BPN。胶束包衣不仅将TBPP从血细胞中分离出来，降低药物毒性，而且提高了肿瘤特异性，克服了传统含硼卟啉的缺点。BPN的药代动力学也可以通过荧光成像和PET成像来研究，以便于开发治疗方案。

1、反应堆中子源

根据能量大小，核反应堆中产生的中子可分为热中子（慢中子）（En<0.5 eV）、超热中子（0.5 eVn<10keV）和快中子（En>10keV）。热中子是BNCT中最重要的中子源，可以参与硼中子俘获反应。现有BNCT研究中，均利用了反应堆中子源。但反应堆的前景不乐观，其造价高，占地面积大，运维费用高，改造难度大，有些已经关停或面临关停风险。专为BNCT研发的新一代反应堆中子源可解决此项问题，例如在我国北京建设的一个低功率反应堆，该反应堆成本较低，安全性高，可在医院内部使用。

2、基于加速器的BNCT中子源（AB-BNCT）

通常，质子或氘离子首先由加速器加速，然后用锂或铍靶轰击，通过裂变产生中子。对于AB-BNCT来说，最有希望的核反应是用2.5 MeV的质子轰击7Li靶，产生中子的最大能量和平均能量分别为0.8 MeV和0.4 MeV，比反应堆产生的中子能量低。

目前正在探索多种不同类型的中子源加速器，如低能直线加速器、高能回旋加速器、高能直线加速器和高能同步加速器在BNCT中的应用。与反应堆中子源相比，AB-BNCT有许多优点：

1. 当不需要中子源时，加速器容易关闭。而反应堆遗留大量的永久性放射性物质；

2. 加速器较反应堆更容易获批建造

3. 易于安装和维护；

4. 费用较低；

5. 放疗科对加速器的使用经验丰富。

6. 加速器产生的中子源的质量远远高于反应堆产生的中子源的质量。