[磁热法治疗肿瘤.doc

磁热法治疗肿瘤用纳米磁性材料的研究进展 肿瘤热疗是利用物理方法加热癌变组织，使癌变组织升温，达到杀灭癌细胞的特定温度以消除恶性肿瘤的一种治疗手段。肿瘤热疗法由来已久，但由于早期设备和技术所限，加之2O世纪以手术、放疗、化疗相结合为主的肿瘤治疗手段的形成，使得热疗的发展几乎停滞不前。1957年，Gilchrist等首次提出磁靶向热疗的概念，推动了肿瘤热疗向着精确定位的方向发展。 磁热法治疗肿瘤是将磁性粒子注入或植入肿瘤病灶区，外加交变磁场，由于磁热效应使病灶区吸热升温至43～47℃ ，从而杀死肿瘤细胞。该技术具有靶向性、给药方式简单、可减少用药量、毒副作用小、易与其它方法相结合等优点，是目前热疗法治疗肿瘤的较佳途径。德国、美国、日本和我国对磁热法治疗肿瘤都进行了比较系统全面的研究，特别是德国和美国的研究都已进入l临床研究阶段，并已治愈了一部分乳腺癌、前列腺癌、脑瘤等肿瘤病人，显示出良好的发展前景。近年来，随着纳米技术的突飞猛进，纳米磁性材料应用于肿瘤热疗能克服目前加热技术的不足，已成为材料与生物医学的研究热点。磁热法治疗肿瘤用纳米材料的应用开发、药物载体技术、生物相容性和毒理性是该领域研究的关键问题。 1 磁热法基本原理与特点 磁性材料在外加交变磁场中，由于涡流损耗、磁滞、磁矢量旋转和颗粒本身的物理旋转而产生的热量称之为磁热。磁热法是应用磁热效应治疗肿瘤的一种物理方法，即将磁性材料注入肿瘤病灶中，在交变磁场的作用下将吸收的磁能转换为热能，使癌变组织升温到43℃以上，并保持一段时间，使肿瘤细胞红肿、坏死，从而消除肿瘤。将磁场能转换成热能主要取决于磁场和磁性粒子的性质，其典型特征量是产热率(Specific power adsorption，SAR)，即单位质量将其他能量转换成热能的量，单位以w／g计。磁性材料的SAR越高，其热效应越强。当今研究者追求的是采用少量材料产生高热量，而纳米7-Fe~03或Fes 04就能满足这些要求， 并且磁热材料只吸收热量，不会对人和环境产生任何污染，是一种治疗肿瘤的绿色疗法，因此纳米T-Fe~03或Fe304用于热疗治疗肿瘤备受关注。美国的几个研究小组早在2O世纪6O年代就提出了应用磁性微球在交变磁场中加热治疗肿瘤，但由于微米级的磁性材料吸热能力差、所需磁场功率大以及产热控制和测温技术的限制，使其临床应用受阻。直到2O世纪8O年代，纳米技术的迅猛发展给磁热法技术带来了新的曙光。 与以往通过手术植入铁磁热籽治疗肿瘤方法相比，纳米磁性材料治疗肿瘤更显其优越性： 第一，纳米磁性材料有表面效应和小尺寸效应，在人体耐受的交变磁场强度和频率下，能量吸收率远远高于相应的体材料，升温效果更加显著； 第二，由纳米磁性粒子制成的粒径均一的磁流体被肿瘤细胞摄入，均匀分散在肿瘤中，通过外加交变磁场可实现对肿瘤均匀加热——细胞内过热，以此彻底有效地杀灭肿瘤细胞，克服了其他热疗方法热效率低、热分布不均易出现冷点等问题； 第三，纳米磁性粒子被肿瘤细胞摄入后，均匀分散，并且还可以随着细胞分裂进入子细胞，同样有杀伤作用；第四，纳米磁性粒子易于表面修饰，修饰后肿瘤细胞对其摄入量明显增加，从而增强纳米磁性粒子的肿瘤靶向性，通过靶向、磁定位及适时给药，使临床治疗更加精确有效。 2 磁热法治疗肿瘤用纳米磁性材料的种类与应用 纳米磁性材料不仅具有靶向性，并且在相同磁场下，相同质量及成分的子域(小于100nm)超顺磁粒产生的热量比较大的多域铁粒(大于100nm)大1000倍以上。目前研究大多数采用Fe。04和 Fe 03为磁性材料，根据纳米磁性颗粒不同的组成形式，可将其分为生物相容性水基磁流体、纳米磁性高分子微球及纳米磁性脂质体3种。在上述3种材料中，纳米磁性高分子微球由于粒径较大及外壳的生物相容性不够理想、磁性脂质体稳定性较差等原因使其很难应用到临床中。水基磁流体作为磁热疗材料具有热效应显著、生物相容性和分散性好等特点，引起了研究者的广泛关注，因此水基磁流体热疗成为磁热疗较为重要的一个研究方向。 2．1 水基磁流体 磁流体即铁磁流体，由磁性粒子、表面活性剂和载液组成。治疗肿瘤用的磁流体其载液是水，磁性粒子主要是纳米Fe304或7_Fe 03，其粒径通常在15nm以下，属于单畴磁性粒子，具有超顺磁性。磁流体既具有固体磁性材料的磁性，又能像液体一样流动，其流动可由外加磁场定向定位，即具有靶向性。由于磁流体中磁性粒子粒径小，易团聚，因此如何解决团聚问题，制备单分散性好、粒径均一、产热率高的磁流体是目前研究的热点。 水基磁流体的制备方法主要有化学共沉淀法、水热法、水解法、超声波法等。化学共沉淀法制备磁性液体省时、效率高、设备简单，是目前使用最普遍的方法。 共沉淀法反应原理为： 其具体制备方法为：将Fe2+ 的铁盐和Fe3