當(dāng)伽馬刀、射波刀、托姆刀、速峰刀、諾力刀、質(zhì)子刀等精準(zhǔn)放療技術(shù)，給腫瘤患者提供更多治療選擇和更好治療效果時(shí)，磁力刀作為一種抗腫瘤的新策略，因其能夠通過(guò)磁性材料與磁場(chǎng)耦合產(chǎn)生機(jī)械力達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞的效果，而備受業(yè)內(nèi)人士關(guān)注。

“磁性納米粒子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生類似旋轉(zhuǎn)攪拌功能的機(jī)械力，利用這種機(jī)械力破壞腫瘤細(xì)胞，能達(dá)到與手術(shù)刀相同的效果?！苯?，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)中心研究員王輝團(tuán)隊(duì)聯(lián)合張欣團(tuán)隊(duì)，利用磁溶劑熱法合成出海膽狀鎳納米粒子，實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)誘導(dǎo)下的腫瘤細(xì)胞凋亡以及腫瘤生長(zhǎng)抑制。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《化學(xué)工程期刊》。

磁場(chǎng)帶動(dòng)下的“機(jī)械力”

磁性納米顆粒作為納米材料的重要組成部分，具有特殊的磁學(xué)特性，即當(dāng)磁性材料的尺寸減小至某一臨界尺寸時(shí)呈超順磁性，當(dāng)施加外磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出較高的磁性，而去掉外磁場(chǎng)后，則磁性消失。

因具有生物安全性高、比表面積大、弛豫性能高、磁敏感性、超順磁性、表面易于修飾和功能化等優(yōu)點(diǎn)，磁性納米顆粒被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

由磁性納米粒子組成的磁力刀則可以通過(guò)機(jī)械力殺傷腫瘤。但磁力刀不是傳統(tǒng)意義上的“刀”，它是一種磁場(chǎng)帶動(dòng)下的“機(jī)械力”，這種力量形似榨汁機(jī)在攪拌水果時(shí)產(chǎn)生的渦輪力，水果在渦輪力的作用下被攪碎，同理，細(xì)胞在磁場(chǎng)機(jī)械力的作用下被攪碎直至死亡。

王輝在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示，磁性納米顆粒在磁靶向的材料聚集以及磁成像導(dǎo)向的腫瘤治療方面具有一定優(yōu)勢(shì)。

臨床中，手術(shù)治療通常不能徹底切除腫瘤，相關(guān)化療藥物在作用部位的有效濃度較低，因此需要大劑量用藥，從而會(huì)對(duì)肝腎造成不同程度的損害。而放療在消滅腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，也會(huì)給機(jī)體帶來(lái)一系列的臟器損傷。

“相對(duì)化療、放療以及外科手術(shù)治療，磁力刀療法對(duì)生命體產(chǎn)生的影響更小?！蓖踺x表示，低強(qiáng)度磁場(chǎng)對(duì)人體細(xì)胞和組織的無(wú)害性和高穿透能力，為微創(chuàng)手術(shù)、細(xì)胞操作和分析，以及靶向治療提供了較大可能，能達(dá)到“治標(biāo)又治本”的效果。

磁性更強(qiáng) 結(jié)構(gòu)更優(yōu)

然而，磁性納米顆粒在腫瘤治療中也存在一些缺點(diǎn)，限制了其在磁機(jī)械癌癥治療方面取得更大進(jìn)展。

王輝指出，磁性納米顆粒的尺寸會(huì)影響治療效果?！叭绻{米材料的尺寸過(guò)小，磁制動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械力會(huì)變小，從而達(dá)不到殺傷腫瘤細(xì)胞的效果；而如果納米材料的尺寸過(guò)大，腫瘤細(xì)胞則無(wú)法將其吞噬，也不利于腫瘤細(xì)胞的殺傷。”

磁性納米顆粒表面的形貌也會(huì)影響其作用效果，如果磁性納米顆粒的結(jié)構(gòu)平滑，很大程度上將限制其對(duì)細(xì)胞的殺傷效率。“表面光滑的納米材料與腫瘤細(xì)胞的接觸位點(diǎn)較少，通過(guò)磁機(jī)械力難以對(duì)細(xì)胞造成殺傷效果?！蓖踺x解釋。

此外，磁性納米顆粒材料本身的磁性大?。柡痛呕瘡?qiáng)度）也會(huì)影響它的作用力。不同種類的鐵磁性物質(zhì)，其飽和磁化強(qiáng)度的數(shù)值也不同。王輝表示，飽和磁化強(qiáng)度較小的納米材料受外磁場(chǎng)影響較小，在相同磁場(chǎng)強(qiáng)度下，產(chǎn)生的機(jī)械力較小。

因此，設(shè)計(jì)一種具有高飽和磁化強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)特異性的磁性納米顆粒對(duì)提升磁機(jī)械癌癥治療效率具有重要意義。針對(duì)磁性納米顆粒的特質(zhì)，研究人員將關(guān)鍵點(diǎn)鎖定在磁性納米顆粒的形貌上，通過(guò)調(diào)控納米材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，增加磁力刀與腫瘤細(xì)胞的接觸面積及位點(diǎn)，制備了獨(dú)特的海膽狀鎳納米粒子。

相關(guān)表征以及實(shí)驗(yàn)表明，該海膽狀鎳納米粒子具有高飽和磁化強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)特異性等優(yōu)點(diǎn)，在相同旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)條件下制備的海膽狀鎳納米粒子比球形鎳納米粒子更容易引起細(xì)胞壞死，且對(duì)正常細(xì)胞以及生物體無(wú)明顯毒副作用。

此外，在低頻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)誘導(dǎo)下，海膽狀鎳納米粒子也展現(xiàn)了磁力刀的作用，在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，有效抑制了小鼠體內(nèi)乳腺癌的生長(zhǎng)。

功能獨(dú)特 前景可期

然而，如何安全有效地運(yùn)用磁力治療腫瘤是其臨床轉(zhuǎn)化面臨的巨大挑戰(zhàn)。王輝表示，磁性納米材料尚處于研究階段，由于其生物安全性等問(wèn)題，尚未正式應(yīng)用于臨床。

據(jù)悉，目前該課題組正與相關(guān)公司合作進(jìn)行磁力刀磁控與核磁成像合成裝置的研發(fā)，預(yù)計(jì)研制成功后，能實(shí)現(xiàn)可視化磁力刀微創(chuàng)導(dǎo)航“切除”腫瘤。

同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授成昱表示，磁力刀可以通過(guò)無(wú)形的磁場(chǎng)調(diào)控有形的磁性納米材料，使其具有破壞細(xì)胞的神奇功能，這使得磁性納米顆粒在生物醫(yī)學(xué)方面有了更大的應(yīng)用前景。

“該研究設(shè)計(jì)的海膽狀磁力刀設(shè)計(jì)新穎，通過(guò)磁場(chǎng)和磁力刀的耦合，可以在微觀層面對(duì)力進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤細(xì)胞的破壞，在癌癥治療上有較好的應(yīng)用前景。”成昱告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

文章的同行評(píng)審專家認(rèn)為，該研究在理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，可以解決一定范圍內(nèi)的腫瘤治療問(wèn)題。

“下一步，我們計(jì)劃對(duì)材料進(jìn)行優(yōu)化，包括尺寸的均勻性、形貌的可控性以及材料的穩(wěn)定性，爭(zhēng)取納米材料能夠靶向腫瘤細(xì)胞，利用最少量的材料達(dá)到最佳的治療效果?！蓖踺x表示，要將新設(shè)計(jì)的海膽狀鎳納米粒子投入臨床使用還有許多問(wèn)題待解決?！半m然這是一條很長(zhǎng)的路，但仍是我們努力的目標(biāo)?！?/p>

來(lái)源：科技