奈米磁颗粒之放射性标化及应用简介.doc

PAGE ■PAGE 4■ 物理雙月刊（廿五卷三期）2003年6月 奈米磁顆粒之放射性標化及應用簡介 文／傅昭銘、王昱豐 　摘　要 奈米磁性微顆粒可以做靶向藥劑、腫瘤治療、基因篩選或細胞分離、核磁影像檢測等生醫用途。本文對功能磁性奈米顆粒之生醫及核醫檢測應用作簡介，及作者使用Tc-99m與Fe3O4顆粒從事核醫檢測實驗作簡要報導。 一、磁性奈米微粒之生醫應用 近年來功能磁性奈米微顆粒（Functional magnetic nano-particles）在基因科技與醫藥應用的研究已有許多進展，主要為核磁影像檢測、目標導向藥劑、基因篩選或細胞分離、腫瘤治療等生醫用途 [1-9]。其中目標導向藥劑，就是運用磁性微顆粒作為藥物載體(Drug carriers)，由於鐵磁性鎳或鈷顆粒可能致癌，所以多使用磁性氧化物，如Fe3O4和Fe2O3，作為藥物載體。功能Fe3O4奈米顆粒可以化學法合成，再以界面活性劑作表面處理，並加入飽和脂肪酸或脂肪酸混合物等，以音波震盪得到脂族微乳液，或也可以甲基丙烯酸、聚苯乙烯等高分子包覆磁性顆粒。繼而將脂族或高分子包覆的磁性顆粒與特定用途的藥物、抗體或蛋白結合形成複合粒子。將這種載有高分子和蛋白的磁性奈米粒子做為藥物載體，注射入生物體內，再於體外施以磁場，導航控制磁性微粒子在體內的移動，使具藥物的複合微顆粒移置於病變部位，進行藥物釋放或治療的目的。 這類「磁性靶向藥劑」（Magenetically targeted drug delivery）在醫療臨床使用的優點是控制藥物在病變部位聚集，以提高其醫療效率，並減少肝或腎等由於藥物產生的副作用。功能磁性奈米顆粒已用於癌症細胞的診斷和治療；由於癌細胞與正常細胞的表面醣鏈具有差異，於磁性顆粒外部包覆物質結合特定抗體蛋白或分子，可以做為癌細胞檢測或治療。此外，功能磁性微顆粒可直接用於熱療法（Hyperthermia）腫瘤醫治，例如使用脂族包覆磁性顆粒（Magnetite cationic liposomes，MCLs）注射入癌腫瘤區，施以高頻電磁輻射，磁性顆粒吸收電磁波能量而升高局部區之溫度，因癌腫細胞對高溫度承受程度較正常細胞為低，控制輻射強度與時間，使溫度達到癌腫細胞受損而不影響正常細胞，可以有效控制癌腫瘤體積，在小老鼠和白兔等動物體內的臨床實驗，已證實這種局部熱療的效果。 圖一：磁性顆粒之白鼠熱療腫瘤實驗結果 [2]。 圖一：磁性顆粒之白鼠熱療腫瘤實驗結果 [2]。 二、核子醫學 核子醫學(Nuclear medicine)，就是應用放射性同位素，對疾病做檢查及治療的醫學。近年來核射線的臨床應用發展迅速，應用放射性元素核輻射，為病人進行診斷和照射治療，在應用原理、方法設備和防護管理等具其特點，已形成一門新學科。利用放射性藥物治療疾病，主要依賴輻射線在病變組織中產生電離輻射生物學效應，臨床通常以半衰期較長的β粒子。β粒子在組織中電離密度大，在局部組織中所產生的生物學效應一般比相同物理當量的X射線和γ光子大得多，且在組織內能控制一定射程範圍作用，對稍遠的正常組織不造成明顯傷害。 　　核子醫學體內診斷或攝影檢查，主要是使用伽瑪閃爍攝影機，利用伽瑪射線撞擊碘化鈉（NaI）晶體產生閃爍光來產生影像。伽瑪攝影可以獲得平面影像和全身影像，也可經多向攝影，再以影像處理獲得立體斷層影像。攝影檢查前需先給予病患核醫藥物，診斷用核醫製劑需能在臟器或病變組織中選擇性聚集，使該臟器或病變部位與鄰近組織的放射性濃度差具一定程度，以達成特定器官顯像目的。不同的核醫藥物，可由不同的特定器官吸收，例如，放射性標記的葡萄糖可為能源物質被腦細胞和心肌細胞攝取，聚集量明顯高於其它組織，故可使腦灰質和心肌顯影；放射性碘和放射性碘標記的膽固醇，可以分別被甲狀腺上皮細胞和腎上腺皮質顯影。這一類藥物種類繁多，除各自應具的特殊化學和生物學性質，須符合無菌、無熱源、毒性小等安全要求，射線能量和半衰期還必須適當。放射性鎝（Tc） -99m，為純γ光子發射，能量為 141 KeV，半衰期T1/2 為 6.02 小時，能標記多種化合物，幾乎可用於所有臟器顯像，成為目前最常用放射性核素。 三、奈米磁顆粒之放射性標化及應用簡介 　　前述核子醫學應用放射性同位素從事檢查及治療，雖然經特定標記的放射性藥物可具臟器或組織選擇性聚集，但實際上放射性藥物會隨時間在體內擴散，當進行多次或過量放射性輻射治療時，可能會反向引起體內部分正常細胞受到傷害。以奈米磁顆粒結合放射性藥物，施加外部磁場，作導引及控制，於臨床檢測或治療，則能減少放射性藥劑之擴散，減低對正常組織傷害。 　　目前以磁顆粒結合放射性藥物的治療尚處動物實驗階段。H?feli等研究者[3]使用可以生物降解的乳酸包覆Fe3O4顆粒，與可產生β- 粒子放射的