使用磁引导的热激活纳米颗粒精确治疗癌症

传统上，放疗、化疗和手术是清除和破坏恶性细胞的最常见方法。然而，由于这些治疗也会损害健康细胞，因此它们通常会产生明显的副作用。如今，更精确和靶向的疗法正在出现，旨在攻击癌症细胞，同时保护正常组织

日本高等科学技术研究所（JAIST）的Eijiro Miyako教授和他的研究团队正在开拓癌症治疗的创新方法。此前，他的团队开发了能够触发免疫系统攻击肿瘤细胞的肿瘤靶向细菌

在2025年3月3日发表在《小科学》杂志上的研究中，Miyako教授和他的团队开发了可以磁性导向肿瘤细胞的纳米粒子，然后用激光加热以破坏肿瘤细胞

这种治疗是基于光热治疗，包括附着光热纳米颗粒——吸收光并将其转化为热量的颗粒，以选择性地破坏癌症细胞。当暴露在近红外（NIR）激光下时，纳米粒子会产生热量，破坏肿瘤

该团队使用生物相容性碳纳米角（CNHs）作为光热剂。CNH是基于石墨烯的球形纳米结构，之前已被用于药物递送和生物成像。然而，使用CNH的一个关键挑战是确保纳米颗粒在肿瘤中有效积累

为了解决这个问题，研究小组通过在CNH的表面添加磁性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氯高铁酸盐（[Bmim][FeCl4]）来修饰CNH。离子液体具有抗癌特性，并赋予纳米粒子磁性，使其能够使用外部磁体引导到肿瘤部位。然而，氯化萘天然不溶于水，[Bmim][FeCl4]是疏水的（防水），对在体内使用构成挑战

为了提高颗粒在体内的分散性，研究人员添加了聚乙二醇涂层，以提高颗粒的水溶性和分散性。他们还将荧光染料吲哚菁绿掺入纳米粒子中，作为视觉跟踪器，实现了对纳米粒子的实时监测

Miyako教授解释道：“这项研究的纳米复合物设计创新方法使我们首次将磁性离子液体应用于癌症治疗。”。“这是一个重大的进步，为癌症治疗提供了一条新的途径。”

只有120纳米大小的纳米颗粒的光热转换效率为63%，优于许多传统的光热剂，足以杀死癌症细胞。在实验室测试中，当添加到小鼠来源的结肠癌（Colon26）细胞中时，纳米颗粒在暴露于0.7 W（~35.6 mW mm-2）的808 nm NIR激光5分钟后有效地诱导了细胞死亡

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当注射到患有Colon26肿瘤的小鼠体内时，使用磁铁将纳米颗粒引导到肿瘤上。这些积累的纳米颗粒将肿瘤加热到56°C，这一温度足以摧毁癌症细胞

结果很有希望：用磁铁引导的纳米颗粒治疗的小鼠在六次激光治疗后肿瘤完全消除，在接下来的20天内没有复发。相反，当纳米颗粒没有被磁铁引导时，肿瘤在激光治疗停止后重新生长，这表明纳米颗粒积累不足，无法完全根除癌症细胞

这种创新治疗结合了三种强大的机制：癌症细胞的基于热的破坏、离子液体的肿瘤靶向化疗作用和磁引导。这种多模式方法为传统疗法提供了一种更有效的替代方案，传统疗法通常依赖于单一的作用模式。此外，该研究强调了磁性离子液体在癌症治疗中的潜力，为新的治疗策略铺平了道路

Miyako教授说：“这种简单而高效的纳米平台利用了多种肿瘤杀伤机制，在癌症诊断和治疗方面具有巨大的临床应用潜力。”。“然而，进一步的安全测试和高效内窥镜激光系统的开发对于治疗更深层次的肿瘤是必要的。”