超順磁氧化物納米顆粒基于磁感應(yīng)熱的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

基于磁感應(yīng)熱的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

**磁熱療

磁熱療(MTT)是一種新型的抗**物理**方法。它利用磁性納米顆粒在交變磁場作用下產(chǎn)熱效應(yīng)以及**細(xì)胞比正常細(xì)胞熱耐受性差的特性，將磁性納米顆粒注入到**部位，然后施加交變磁場，選擇性殺死**細(xì)胞。自1957 年**磁熱療概念提出，至今已發(fā)展了60 多年，特別是近10年受益于納米材料技術(shù)的快速發(fā)展，該**的療效**提高，目前生物醫(yī)用磁性納米顆粒通常為尺寸小于20 nm 的超順磁氧化鐵納米顆粒，然其小尺寸和弱的磁學(xué)性質(zhì)導(dǎo)致磁熱轉(zhuǎn)換效率(SAR 約為250 W/g)低，通過形成軟磁和硬磁的核殼結(jié)構(gòu)調(diào)控K 值，使納米顆粒的比功率損失(SLP)值得到了大幅提高。CoFe2O4@MnFe2O4的比功率損失高達(dá)2280 W/g，其值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于9 nm 的硬磁性材料CoFe2O4(443 W/g) 和15 nm(411 W/g) 的軟磁性材料[9]。Noh 等發(fā)現(xiàn)，18 nm 立方體納米顆粒Zn0.4Fe2.6O4 由于其表面自旋無序?qū)诱急?/span>(4%)小于球形納米顆粒(8%)，導(dǎo)致立方體較球形磁熱轉(zhuǎn)化效率更高[。

近年來發(fā)展了一種新型渦旋磁疇結(jié)構(gòu)的氧化鐵納米環(huán)，由于其小尺寸邊界效應(yīng)和特殊的結(jié)構(gòu)，其磁矩在面內(nèi)沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向呈渦旋狀分布，形成磁化閉合分布的獨(dú)特多疇結(jié)構(gòu)。它同時(shí)擁有超順磁氧化鐵納米顆粒的溶膠分散性又具備外場誘導(dǎo)的渦旋—洋蔥態(tài)磁化反轉(zhuǎn)導(dǎo)致大磁滯損耗和接近體相材料的優(yōu)良磁學(xué)性能。在交變磁場作用下，其磁熱轉(zhuǎn)換效率較超順磁納米顆粒提高了一個(gè)數(shù)量級，以荷瘤小鼠為模型，磁熱**時(shí)間從臨床60 min縮短到10 min，劑量從5—10 mg Fe/kg **組織減少到0.5 mg Fe/kg **組織，證明高磁熱轉(zhuǎn)換效率的材料可**改善**磁熱療技術(shù)、降低劑量和毒副作用。

以往研究認(rèn)為，磁熱療殺死**細(xì)胞主要依賴于熱效應(yīng)，即**部位的宏觀溫度必須達(dá)到43 ℃以上才能有殺死**細(xì)胞的作用，因此宏觀熱效應(yīng)成為預(yù)測****效率和磁熱療療效的關(guān)鍵指標(biāo)。近期研究表明：納米顆粒在細(xì)胞內(nèi)的微觀熱效應(yīng)可能是決定其療效的主要原因。由納米氧化鐵介導(dǎo)的微觀、納米尺度熱效應(yīng)不僅可以調(diào)節(jié)蛋白酶活性，還可以在**乏氧微環(huán)境中**增強(qiáng)活性氧(ROS)，從而實(shí)現(xiàn)對實(shí)體**及其轉(zhuǎn)移瘤的****。深入理解納米氧化鐵介導(dǎo)的磁熱過程中產(chǎn)生活性氧的生物學(xué)效應(yīng)，對實(shí)現(xiàn)**磁**具有重要的意義。我們較近將納米氧化鐵的磁感應(yīng)熱效應(yīng)和其誘導(dǎo)活性氧相關(guān)的免疫效應(yīng)相結(jié)合，提出了一種新型的磁熱動力療法(MTD)，該療法突破傳統(tǒng)磁熱療的局限性，******生長[42]。先，通過納米氧化石墨烯片(GO)偶聯(lián)的渦旋磁氧化鐵(FVIOs)，形成FVIOs-GO納米復(fù)合物。該納米材料在交變磁場刺激下，能夠增強(qiáng)磁熱轉(zhuǎn)化效率，促進(jìn)活性氧產(chǎn)生。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，在乏氧**微環(huán)境和生理可耐受溫度(~40 ℃)的條件下，磁熱增強(qiáng)的活性氧引發(fā)了**的免疫響應(yīng)(圖6)；該復(fù)合物的磁熱動力學(xué)療法可導(dǎo)致83%的4T1 ****細(xì)胞表面暴露鈣網(wǎng)蛋白，直接促進(jìn)巨噬細(xì)胞極化到促炎M1 表型，并增加**浸潤T 淋巴細(xì)胞。進(jìn)一步，4T1 皮下****模型的靜脈給藥抗**實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，在熱效應(yīng)和活性氧相關(guān)免疫效應(yīng)的雙重作用下，該療法以低劑量(3 mg/kg)和較少的交變磁場暴露時(shí)間(2 次，單次10 min)即可******生長，而傳統(tǒng)的磁熱療需要在6—18 mg/kg 的劑量下進(jìn)行4—8 次交變磁場處理才可達(dá)到類似療效。磁熱動力學(xué)療法的提出不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)**磁熱療的發(fā)展，克服了其僅依賴于熱效應(yīng)的不足，而且深化了對納米氧化鐵介導(dǎo)的**磁熱療機(jī)制的理解；通過聯(lián)合活性氧介導(dǎo)的免疫效應(yīng)，不僅**提高抗**療效，還為將來**、**的納米磁**提供了新的思路。

 FVIO-GO介導(dǎo)的磁熱動力學(xué)**機(jī)制

磁熱聯(lián)合**

磁熱療不僅能夠通過誘導(dǎo)產(chǎn)熱殺死**細(xì)胞，還可作為臨床**放、化療的輔助療法，以及協(xié)同增效**光熱/光動力**、免疫**。磁性顆粒負(fù)載**分子不僅可以改善化療**的毒副作用，還可在交變磁場下實(shí)現(xiàn)**的磁熱可控釋放并提高化療療效。例如，Ren 等開發(fā)了一種將化療**道諾霉素(DNR)、P-糖蛋白**劑5-溴粉防己堿(5-BrTet)與磁性納米顆粒復(fù)合的納米**(Fe3O4-MNPs-DNR-5-BrTet)，****裸鼠白血病異種**生長，并且導(dǎo)致P-糖蛋白的表達(dá)量明顯下調(diào)。磁感應(yīng)熱在放療增敏過程中也可發(fā)揮重要的作用，物理熱效應(yīng)可通過干擾受損傷**DNA的修復(fù)，增強(qiáng)放療對**細(xì)胞和血管的損傷。通過設(shè)計(jì)一種具有高熱轉(zhuǎn)換效率的釓摻雜氧化鐵納米顆粒，發(fā)現(xiàn)熱療通過降低乏氧細(xì)胞(具有放療抗性)的比例和誘導(dǎo)**特異性局部血管破裂及壞死，能夠?qū)崿F(xiàn)放療增效。另外，磁熱療與光熱療的結(jié)合可提供累積的熱效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)1 + 1> 2 的協(xié)同抗**效應(yīng)，例如，Ma等制備了Fe3O4-Pd 納米顆粒，在中頻磁場和近紅外光輻照下，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)“磁熱+光熱”協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)，并增強(qiáng)了活性氧產(chǎn)生。4T1 原位****模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于該納米顆粒的增強(qiáng)熱轉(zhuǎn)化效率和ROS可******生長。磁熱療還可與免疫檢查點(diǎn)****協(xié)同，通過激活抗**免疫應(yīng)答，增強(qiáng)遠(yuǎn)處**的CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的浸潤，使得4T1 三陰****細(xì)胞對PD-L1 檢查點(diǎn)阻斷**敏化，增加免疫療法獲益人群；該聯(lián)合**也可同時(shí)改變**免疫**微環(huán)境，如**下調(diào)髓源性**細(xì)胞(MDSCs)，****轉(zhuǎn)移并改善預(yù)后。

 其他生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

納米材料介導(dǎo)的磁感應(yīng)熱不僅可以進(jìn)行****，還被應(yīng)用于熱刺激的**釋放、腦部神經(jīng)調(diào)控和生物組織冷凍復(fù)蘇等方面。例如，Hu等報(bào)道了一種核/殼結(jié)構(gòu)納米載體，載藥二氧化硅核被單晶氧化鐵殼包裹，氧化鐵外殼可以防止**擴(kuò)散泄漏，當(dāng)該納米載體受到高頻交變磁場作用時(shí)，薄氧化鐵殼的邊緣區(qū)域出現(xiàn)納米尺度裂紋，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)磁熱驅(qū)動的**分子可控釋放。利用氧化鐵納米顆粒在交變磁場中的磁熱效應(yīng)，激活神經(jīng)元的熱敏辣椒素受體TRPV1，誘發(fā)神經(jīng)元的鈣離子內(nèi)流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對小鼠腹側(cè)被蓋腦區(qū)和投射腦區(qū)神經(jīng)元亞群興奮性的遠(yuǎn)程、無線磁熱可控調(diào)節(jié)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)磁熱效應(yīng)在生物組織冷凍復(fù)蘇中，可以滿足組織或器官解凍時(shí)快速升溫、均勻加熱的要求。例如，Manuchehrabadi等將二氧化硅包覆的氧化鐵納米顆粒分散于生物組織冷凍液中，施加交變磁場，能夠?qū)崿F(xiàn)冷凍液快速升溫(速率約為100—200 ℃/min)和生物組織均勻、安全的加熱解凍復(fù)蘇。

pg電子官方生物供應(yīng)產(chǎn)品列表：

CT成像顯影劑

MRI磁共振成像成像顯影劑

Gd類、含Mn類的順磁陽性顯影劑

含氧化鐵的超順磁物質(zhì)

影像對比劑

活體熒光造影劑

T2對比劑（順磁性鐵錳）

MRI造影

CT造影

熒光造影

超聲造影

SPECT影像

影像雙模態(tài)

MRI的T1造影劑

T1造影劑

Gd類的順磁陽性顯影劑

含Mn類的順磁陽性顯影劑

氧化鐵的超順磁物質(zhì)

MRI成像顯影劑

雙核素PET-CT顯影劑/示蹤劑

多層面螺旋CT膽影葡胺顯影劑

生物熒光成像CT顯影劑

SPECT/CT顯影劑

稀土上轉(zhuǎn)換納米熒光探針CT顯影劑

巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白顯影劑

SPECT/CT同機(jī)融合腦成像

18F-FDG顯像劑

鋇磷灰石顯影劑

新型含氟**氟代吲哚美辛PET顯影劑

ct/mri雙顯影劑

氟-19磁共振/熒光雙模態(tài)顯影劑(19F MRI)

Au/Fe3O4復(fù)合CT/MRI雙模態(tài)造影劑

四氧化三鐵納米粒子的磁共振成像造影劑

T2類造影劑Fe3O4-BSA

Gd-DTPA修飾的金納米粒子Au-BSA-Gd-DTPA(Gd-Au NPs)

新型TO-Au納米粒子熒光/CT

CT成像造影劑(Au-BSA-DTA)

熒光/T1-MRI雙功能造影劑

Gd(AA)3Phen造影劑

Eu(AA)3Phen造影劑

兩親性的雙模態(tài)顯影劑(顯影劑A1,A2,A3)

氟-19磁共振/熒光雙模態(tài)顯影劑A3

樹狀大分子的CT/MRI雙重成像造影劑

功能化樹狀大分子包裹金納米顆粒CT/MRI

pH敏感高分子含釓核磁共振成像造影劑

復(fù)合粒子的MRI 造影劑

MRI造影劑含超順磁性的無機(jī)微粒子

RGD-全氟化碳納米乳磁共振成像顯影劑

葡聚糖釓MRI納米顯影劑

PLL-Cy5.5/Fe3O4復(fù)合納米微球

MRI/近紅外雙顯影自組裝復(fù)合納米微球

PET/SPECT聯(lián)合顯影劑

超敏明膠酶靶向超小超順氧化鐵納米粒子

超小超順氧化鐵納米粒子( USPIO )

PEG-Pep-PCL-USPIOs納米粒子

二價(jià)錳離子磁共振成像MRI

納米生物探針MRI顯影劑

γ-Fe2O3/MWNTs納米復(fù)合物/MRI顯影劑

水溶性樹枝狀大分子F19顯影劑

右旋糖酐-二乙烯三胺五乙酸-釓離子螯合物

Dextran-DTPA-Gd顯影劑

Gd-EOB-DTPA顯影劑

氧化鐵微顆粒(MPIOs)MRI顯影劑

活化PⅡb/Ⅲa配體MRI顯影劑

肝素標(biāo)記超順磁氧化鐵粒子(Hep��SPIO)

葡聚糖包裹的超順磁性Fe3O4納米顆

稀土化合物核磁共振成像(MRI)

樹狀大分子CT/MRI雙模態(tài)成像造影劑

錳螯合物磁共振成像(MRI)

兩親性**靶向性MRI造影劑中間體

Mn3O4/mSiO2納米粒子MRI造影劑

含有鄰二酚羥基的類EDTA配體和非釓磁共振造影劑

非釓順磁性金屬配合物磁共振造影劑

非釓金屬簇集體磁共振造影劑

Gd(Ⅲ)Mn(Ⅱ)配合物磁共振成像造影劑

MRI順磁性造影劑Gd-DTPA

含硝基咪唑基的水溶性磁共振成像造影劑

含金屬兩親配合物的順磁性固體脂質(zhì)納米顆粒(pSLN)

含D-半乳糖基的順磁性金屬配合物磁共振成像造影劑

肝靶向性磁共振成像造影劑

高分子/磁性納米顆粒復(fù)合微囊—聲/磁雙重顯影劑

(SPIO)超順磁性氧化鐵顯影劑

T1顯影劑釓螯合物GD-DTPA

Hab18-SPIO磁共振造影劑

靶向人肝細(xì)胞肝**表面抗原Hab18g

T2核磁共振影像MRI

含有超順磁性氧化鐵奈米粒子rABL

熒光金納米簇磁共振和熒光成像造影劑

標(biāo)記乳糖基白蛋白SPIO磁共振肝細(xì)胞受體顯影劑

標(biāo)記乳糖基白蛋白的超順磁性氧化鐵粒子(LAC-HSA-SPIO)

氧化鐵基順磁性/偽順磁性納米顆粒MRI T1顯影劑

含磺胺基的順磁性金屬配合物磁共振成象造影劑

6-(1,3-二氧代異吲哚啉)己酸磁性納米粒子核磁共振成像

含硝基咪唑的Gd(Ⅲ)/99mTc(Ⅴ)配合物造影劑

含天門冬氨酸-葡聚糖的順磁性金屬配合物磁共振成像造影劑

包含CEST活性的順磁性配合物MRI造影劑

順磁性聚膦腈納米管磁共振造影劑

順磁性聚膦腈納米管Gd-PZSNTMRI造影劑

順磁性磁共振造影劑禮-二乙烯二胺五乙酸(Gd-DTPA

超順磁性氧化鐵/Gd-DTPA

含釓(Gadolinium)顯影劑

順磁性金屬配合物磁共振成像造影劑

新型靶向液態(tài)氟碳納米乳超聲造影劑

眼底熒光血管造影

載吲哚菁綠超聲微泡造影劑/ICG-PLGA

釓的螯合物磁共振造影

釓雙胺磁共振造影

歐乃影磁共振造影

釓塞酸二鈉磁共振造影

普美顯磁共振造影

釓貝葡胺磁共振造影

莫迪司磁共振造影

線性造影劑

大環(huán)類造影劑

離子型造影劑

非離子型造影劑

PEG-PAMAMs修飾谷氨酸綴合的Fe3O4納米顆粒

β-環(huán)糊精/聚氨酯復(fù)合材料

FR-HCPT-PNPCA喜樹堿前藥

半乳糖多聚賴氨酸(Gal-PLL)

USPIOswithFunctionalizedSurfaces造影劑

T1/T2造影劑脂質(zhì)體定制服務(wù)

Gd磁共振釓T1造影劑脂質(zhì)體

14:0PE-DTPA(Gd)，磷脂偶聯(lián)釓

DSPE-DTPA-Gd-DSPE造影劑

DPPE-DTPA-Gd-DPPE造影劑

DMPE-DTPA-Gd-DMPE造影劑

Silica-coatedGd(DOTA)，釓修飾二氧化硅

HA-DOTA-Gd，透明質(zhì)酸修飾釓造影劑

Biotin-Gd-DOTA，生物素修飾的釓

DOTA-Gd-peptide，釓修飾多肽

pDHPMA-Cy5.5-DOTA-Gd

PAMAM-PEG-DOTA-Gd；樹枝狀釓化合物

DMPE-DTPA-Gd

Gd-DOTA-PLGA造影劑

Gd-p-SCN-Bn-DOTA，釓-大環(huán)配體

Gd-BSA-FITC，釓-牛血清白蛋白-綠色熒光素

Gd-BSA，釓-牛血清白蛋白

Gd-DTPA/Gado-DTPA造影劑

FA-PEG-PAMAM-Cur葉酸接枝姜黃素PAMAM樹枝狀大分子

靶向大分子造影劑(FA-PEG-PAMAM-Gds)

RGD多肽修飾二氧化硅納米粒

肽-DOTA探針分子DOTA-EM7

PEG修飾重組腺病毒PLGA超聲造影劑

熒光標(biāo)記介孔二氧化硅磁顆粒（FITC-SiO2@Fe3O4）mesoporoussilica/Fe3O4Magneticnanoparticles,FITCfunction

CarboxylicFunctionalMesoporousSio2microspheres（50nm）羧基化介孔二氧化硅微球

大孔徑介孔二氧化硅納米粒子Mesoporoussilicamicrosphereswithlargeporesize

包裹四氧化三鐵T2造影劑脂質(zhì)體定制

磁共振釓T1造影型脂質(zhì)體定制

超小氧化釓點(diǎn)綴的介孔二氧化硅

四苯基乙烯-2釓(TPE-2Gd)

上述產(chǎn)品pg電子官方生物均可供應(yīng)，僅用于科研，不可用于人體！

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