微小的磁性丝铁颗粒可以将药物直接引导到难以到达的疾病部位

如果医生只使用磁铁就可以通过身体引导挽救生命的治疗，那会怎么样？匹兹堡大学斯旺森工程学院的一项跨学科合作正在通过开发丝铁微粒（SIMP）使这一概念更接近现实，SIMP是一种微小的、磁性的、可生物降解的载体，旨在将药物和治疗精确地输送到体内的部位，如动脉瘤或肿瘤。

在Pitt校友Ande Marini（现为斯坦福大学心胸外科博士后学者）、David Vorp、John a.Swanson生物工程教授和Justin Weinbaum（生物工程研究助理教授）的带领下，该团队的研究成果“氧化铁纳米颗粒的化学偶联用于开发磁性可定向丝粒子”发表在ACS应用材料与界面上。

Marini的团队受到启发，开发了这些颗粒，作为他们实验室改进腹主动脉瘤（AAA）治疗任务的一部分，如果不及时治疗，AAA可能会危及生命，每年导致近10000人死亡。通过使用细胞外囊泡（可以促进细胞间通讯的膜胶囊）实现早期无创再生疗法，他们希望最终减少对AAA手术干预的需求。Vorp说：“我们希望找到一种方法，以尽可能微创的方式将细胞外囊泡输送到腹主动脉瘤部位。”。“我们设想我们可以将细胞外囊泡注射到载体上，然后以某种方式将载体引导到主动脉壁的外部，所以我们提出了使用磁引力的想法。”

为了制造磁性粒子，该团队与斯旺森学院机械工程与材料科学副教授Mostafa Bedewy和Pitt校友、Bedewy的前博士生Golnaz Tomaraei合作。两人在纳米材料和纳米制造方面的专业知识帮助该团队创造了磁性纳米粒子，其宽度约为人类头发的十万分之一。在极小的尺度下，纳米材料可以被操纵以呈现独特的特性，如磁响应性。Bedewy说：“我们的作用是合成具有正确特性的磁性纳米粒子，并将其结合到丝绸上，这样它们在运动过程中就会保持附着。”。“你可以把它想象成拖运货物——我们创造了携带药物的颗粒，纳米粒子就是拖钩。”

磁性导向材料以前曾被用于各种医疗应用，但该团队的独特方法是通过使用化合物谷胱甘肽将磁性纳米颗粒化学偶联到丝上来制造SIMP，丝是一种美国食品药品监督管理局批准的生物相容性材料。Marini说：“我们将生物材料和化学共轭连接起来，创造出可以磁引导的粒子。”。“通过将氧化铁纳米颗粒化学结合到再生的丝素蛋白上，我们增强了它们的磁性可移动性，因此我们可以将它们定位在身体感兴趣的部位。”

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这项研究为未来广泛的应用打开了大门，从癌症靶向治疗到心血管疾病的再生治疗。凭借磁性引导粒子的能力，下一步是给它们装载治疗货物。Marini说：“通过这篇论文，我们证明了我们可以创造一个可以磁性移动的空载体。”。“下一步是弄清楚我们可以装载什么样的货物——人们希望磁性定位的再生因子、药物或其他材料。无论是输送副作用较少的癌症药物，还是减缓动脉瘤的组织降解，这项技术都具有广泛的再生医学潜力。”。Bedewy说：“我们正试图创建一个治疗工具箱，在材料科学中，有很大的空间可以制造更多对医生和生物工程师有用的工具，以帮助创造解决身体问题的不同方法。”。“这是一个令人兴奋的项目，拥有不同专业知识的人聚集在一起解决问题，并产生可能对人类生活产生巨大影响的结果。”