薛晓光磁热法治疗肿瘤

2021年2月5日发(作者：霉菌性阴炎症状图)

磁热法治疗肿瘤用纳米磁性材料的研究进展

肿瘤热疗是利用物理方法加热 癌变组织，使癌变组织升温，达到杀灭癌细
胞的特定温度以消除恶性肿瘤的一种治疗手段。
肿瘤 热疗法由来已久，
但由于早
期设备和技术所限，
加之
2O
世纪以手术 、
放疗、
化疗相结合为主的肿瘤治疗手段
的形成，使得热疗的发展几乎停滞不前。1957
年，
Gilchrist
等首次提出磁靶向
热疗的概念，推动了 肿瘤热疗向着精确定位的方向发展。

磁热法治疗肿瘤是将磁性粒子注入或植入肿瘤病灶区，外 加交变磁场，由
于磁热效应使病灶区吸热升温至
43
～
47
℃

，从而杀死肿瘤细胞。该技术具有靶
向性、
给药方式简单、
可减少用药量 、
毒副作用小、
易与其它方法相结合等优点，
是目前热疗法治疗肿瘤的较佳途径。德国、
美国、
日本和我国对磁热法治疗肿瘤
都进行了比较系统全面的研究，特别是 德国和美国的研究都已进入
l
临床研究阶
段，
并已治愈了一部分乳腺癌、前列腺癌、
脑瘤等肿瘤病人，
显示出良好的发展
前景。
近年来，
随着纳米技术的突飞猛进，
纳米磁性材料应用于肿瘤热疗能克服
目前加热技术的不足，
已成为材料与生物医学的研究热点。
磁热法治疗肿瘤用纳
米材料的应用开发、
药物载体 技术、
生物相容性和毒理性是该领域研究的关键问
题。

1
磁热法基本原理与特点

磁性材料在外加交变磁场中，由于涡流损耗、磁滞、磁矢量旋 转和颗粒本
身的物理旋转而产生的热量称之为磁热。
磁热法是应用磁热效应治疗肿瘤的一种物理方法，
即将磁性材料注入肿瘤病灶中，
在交变磁场的作用下将吸收的磁能转
换 为热能，
使癌变组织升温到
43
℃以上，
并保持一段时间，
使肿瘤细 胞红肿、
坏
死，
从而消除肿瘤。
将磁场能转换成热能主要取决于磁场和磁性粒 子的性质，
其


典型特征量是产热率
(Specific
power
adsorption
，
SAR)
，即单位质量将其他 能
量转换成热能的量，单位以
w
／
g
计。磁性材料的
SAR
越高，其热效应越强。当今
研究者追求的是采用少量材料产生高热量，而纳米
7-Fe ~03
或
Fes 04
就能满足这
些要求，

并且磁热材料 只吸收热量，
不会对人和环境产生任何污染，
是一种治疗肿瘤的绿
色疗法，
因 此纳米
T-Fe~03
或
Fe304
用于热疗治疗肿瘤备受关注。
美 国的几个研究
小组早在
2O
世纪
6O
年代就提出了应用磁性微球在交 变磁场中加热治疗肿瘤，
但由
于微米级的磁性材料吸热能力差、
所需磁场功率大以及产 热控制和测温技术的限
制，
使其临床应用受阻。
直到
2O
世纪
8O
年代，
纳米技术的迅猛发展给磁热法技术
带来了新的曙光。

与以往通过手术植入铁磁热籽治疗肿瘤方法相比，纳米磁性材料治疗肿瘤
更显其优越性：
第一，纳米磁性材料有表面效应和小尺寸效应，在人体耐受的交变磁场强
度和频率下，能量吸收率远 远高于相应的体材料，升温效果更加显著；

第二，由纳米磁性粒子制成的粒径均一的磁流体被 肿瘤细胞摄入，均匀分
散在肿瘤中，
通过外加交变磁场可实现对肿瘤均匀加热——细胞内过热，
以此彻
底有效地杀灭肿瘤细胞，
克服了其他热疗方法热效率低、
热分布不均易 出现冷点
等问题；

第三，纳米磁性粒子被肿瘤细胞摄入后，均匀分散，并且还可以随 着细胞
分裂进入子细胞，
同样有杀伤作用；
第四，
纳米磁性粒子易于表面修饰 ，
修饰后
肿瘤细胞对其摄入量明显增加，
从而增强纳米磁性粒子的肿瘤靶向性，
通过靶向、
磁定位及适时给药，使临床治疗更加精确有效。



2
磁热法治疗肿瘤用纳米磁性材料的种类与应用

纳米磁性材料不仅具有靶 向性，并且在相同磁场下，相同质量及成分的子
域
(
小于
100nm)
超顺磁粒产生的热量比较大的多域铁粒
(
大于
100nm)
大
10 00
倍以
上。目前研究大多数采用
Fe
。
04
和
Fe
03
为磁性材料，根据纳米磁性颗粒不同的
组成形式，
可将其分为生物 相容性水基磁流体、
纳米磁性高分子微球及纳米磁性
脂质体
3
种。
在 上述
3
种材料中，
纳米磁性高分子微球由于粒径较大及外壳的生物
相容性不够 理想、
磁性脂质体稳定性较差等原因使其很难应用到临床中。
水基磁
流体作为磁热疗材 料具有热效应显著、
生物相容性和分散性好等特点，
引起了研
究者的广泛关注，因此水 基磁流体热疗成为磁热疗较为重要的一个研究方向。

2
．
1
水基磁流体

磁流体即铁磁流体，由磁性粒子、表面活性剂和载液组成。治疗肿瘤用的
磁流体其载液是水，磁性粒子主要是纳米
Fe304
或
7_Fe 03
，其粒径通常在
15nm
以下，属于单畴磁性粒子，具有超顺磁性。磁流体既具有固体磁性材 料的磁性，
又能像液体一样流动，
其流动可由外加磁场定向定位，
即具有靶向性。由于磁流
体中磁性粒子粒径小，
易团聚，
因此如何解决团聚问题，制备单分散性好 、
粒径
均一、产热率高的磁流体是目前研究的热点。

水基磁流体的制备方法 主要有化学共沉淀法、水热法、水解法、超声波法
等。
化学共沉淀法制备磁性液体省时、
效率高、
设备简单，
是目前使用最普遍的
方法。

共沉淀法反应原理为：
Fe
2
?
?
2
Fe
3
?
?
8
OH
?
?
Fe
3
O4
?
?
4
H
2
O

其具体制备方法为：将
Fe2+
的铁盐和
Fe3+
件的铁盐以1
：
2
的摩尔比混合，
在一定温度和
pH
值下加入NH
4
0H
或
NaOH
，高速搅拌进行反应沉淀，然后将其沉淀