超順磁氧化物納米顆粒基于磁感應熱的生物醫(yī)學應用

基于磁感應熱的生物醫(yī)學應用

**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)熱效應以及**細胞比正常細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性質(zhì)導致磁熱轉換效率(SAR 約為250 W/g)低，通過形成軟磁和硬磁的核殼結構調(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2280 W/g，其值遠遠高于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層占比(4%)小于球形納米顆粒(8%)，導致立方體較球形磁熱轉化效率更高[。

近年來發(fā)展了一種新型渦旋磁疇結構的氧化鐵納米環(huán)，由于其小尺寸邊界效應和特殊的結構，其磁矩在面內(nèi)沿順時針或逆時針方向呈渦旋狀分布，形成磁化閉合分布的獨特多疇結構。它同時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的渦旋—洋蔥態(tài)磁化反轉導致大磁滯損耗和接近體相材料的優(yōu)良磁學性能。在交變磁場作用下，其磁熱轉換效率較超順磁納米顆粒提高了一個數(shù)量級，以荷瘤小鼠為模型，磁熱**時間從臨床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，證明高磁熱轉換效率的材料可**改善**磁熱療技術、降低劑量和毒副作用。

以往研究認為，磁熱療殺死**細胞主要依賴于熱效應，即**部位的宏觀溫度必須達到43 ℃以上才能有殺死**細胞的作用，因此宏觀熱效應成為預測****效率和磁熱療療效的關鍵指標。近期研究表明：納米顆粒在細胞內(nèi)的微觀熱效應可能是決定其療效的主要原因。由納米氧化鐵介導的微觀、納米尺度熱效應不僅可以調(diào)節(jié)蛋白酶活性，還可以在**乏氧微環(huán)境中**增強活性氧(ROS)，從而實現(xiàn)對實體**及其轉移瘤的****。深入理解納米氧化鐵介導的磁熱過程中產(chǎn)生活性氧的生物學效應，對實現(xiàn)**磁**具有重要的意義。我們較近將納米氧化鐵的磁感應熱效應和其誘導活性氧相關的免疫效應相結合，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納米復合物。該納米材料在交變磁場刺激下，能夠增強磁熱轉化效率，促進活性氧產(chǎn)生。體外和體內(nèi)實驗結果均表明，在乏氧**微環(huán)境和生理可耐受溫度(~40 ℃)的條件下，磁熱增強的活性氧引發(fā)了**的免疫響應(圖6)；該復合物的磁熱動力學療法可導致83%的4T1 ****細胞表面暴露鈣網(wǎng)蛋白，直接促進巨噬細胞極化到促炎M1 表型，并增加**浸潤T 淋巴細胞。進一步，4T1 皮下****模型的靜脈給藥抗**實驗結果說明，在熱效應和活性氧相關免疫效應的雙重作用下，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 的劑量下進行4—8 次交變磁場處理才可達到類似療效。磁熱動力學療法的提出不僅促進了傳統(tǒng)**磁熱療的發(fā)展，克服了其僅依賴于熱效應的不足，而且深化了對納米氧化鐵介導的**磁熱療機制的理解；通過聯(lián)合活性氧介導的免疫效應，不僅**提高抗**療效，還為將來**、**的納米磁**提供了新的思路。

 FVIO-GO介導的磁熱動力學**機制

磁熱聯(lián)合**

磁熱療不僅能夠通過誘導產(chǎn)熱殺死**細胞，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)與磁性納米顆粒復合的納米**(Fe3O4-MNPs-DNR-5-BrTet)，****裸鼠白血病異種**生長，并且導致P-糖蛋白的表達量明顯下調(diào)。磁感應熱在放療增敏過程中也可發(fā)揮重要的作用，物理熱效應可通過干擾受損傷**DNA的修復，增強放療對**細胞和血管的損傷。通過設計一種具有高熱轉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胞(具有放療抗性)的比例和誘導**特異性局部血管破裂及壞死，能夠實現(xiàn)放療增效。另外，磁熱療與光熱療的結合可提供累積的熱效應，實現(xiàn)1 + 1> 2 的協(xié)同抗**效應，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，可同時實現(xiàn)“磁熱+光熱”協(xié)同增強效應，并增強了活性氧產(chǎn)生。4T1 原位****模型實驗結果表明，基于該納米顆粒的增強熱轉化效率和ROS可******生長。磁熱療還可與免疫檢查點****協(xié)同，通過激活抗**免疫應答，增強遠處**的CD8+細胞毒性T淋巴細胞的浸潤，使得4T1 三陰****細胞對PD-L1 檢查點阻斷**敏化，增加免疫療法獲益人群；該聯(lián)合**也可同時改變**免疫**微環(huán)境，如**下調(diào)髓源性**細胞(MDSCs)，****轉移并改善預后。

 其他生物醫(yī)學應用

納米材料介導的磁感應熱不僅可以進行****，還被應用于熱刺激的**釋放、腦部神經(jīng)調(diào)控和生物組織冷凍復蘇等方面。例如，Hu等報道了一種核/殼結構納米載體，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**擴散泄漏，當該納米載體受到高頻交變磁場作用時，薄氧化鐵殼的邊緣區(qū)域出現(xiàn)納米尺度裂紋，進而實現(xiàn)磁熱驅動的**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，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，進而實現(xiàn)對小鼠腹側被蓋腦區(qū)和投射腦區(qū)神經(jīng)元亞群興奮性的遠程、無線磁熱可控調(diào)節(jié)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)磁熱效應在生物組織冷凍復蘇中，可以滿足組織或器官解凍時快速升溫、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，能夠實現(xiàn)冷凍液快速升溫(速率約為100—200 ℃/min)和生物組織均勻、安全的加熱解凍復蘇。

齊岳生物供應產(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

稀土上轉換納米熒光探針CT顯影劑

巴胺轉運蛋白顯影劑

SPECT/CT同機融合腦成像

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

復合粒子的MRI 造影劑

MRI造影劑含超順磁性的無機微粒子

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復合納米微球

MRI/近紅外雙顯影自組裝復合納米微球

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

標記乳糖基白蛋白SPIO磁共振肝細胞受體顯影劑

標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

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

超小氧化釓點綴的介孔二氧化硅

四苯基乙烯-2釓(TPE-2Gd)

上述產(chǎn)品齊岳生物均可供應，僅用于科研，不可用于人體！

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