光熱治療作為一種新興的治療腫瘤的手段受到研究人員廣泛的關註🤛🏿。光熱治療的原理是在近紅外光的照射下🔐，利用光熱轉換試劑將吸收的光能轉換成大量的熱能，使組織的溫度升高，從而在局部殺死癌細胞，並且不破壞健康的組織。與傳統的磁熱療技術相比，光熱治療具有材料用量少、升溫快、治療時間短的優勢，且光的開/關控製簡單、精確。由於近紅外光(650-900 nm)可較好穿透皮膚，且組織和血液的吸收很少，從而可到達較深的組織部位，同時不傷害正常組織，常用作光熱治療的光源。

Fe3O4納米粒子生物相容性好、可降解，尺寸易於調控，磁飽和強度較高👩‍🍳🧛‍♀️，廣泛用於生物醫學領域，美國和歐洲已經批準Fe3O4納米粒子用於缺鐵性貧血的治療和腫瘤的磁熱療。另一方面，Fe3O4納米粒子近來作為一種新型的光熱試劑受到研究者的關註🪬。楊武利教授課題組與藥學院沈順博士🧑🏼‍💻、沙先誼副教授合作🌂📀，近來在磁性納米粒子的光熱治療研究方面，取得了一系列成果🌜，相繼在Biomaterials (2015, 39, 67; 2016, 92, 13), ACS Appl. Mater. Interfaces (2015, 7, 15876), Part. Part. Syst. Charact. (2016, 33, 332)和Adv. Healthcare Mater. (2017, DOI: 10.1002/adhm.201601289)上發表論文。

楊武利教授團隊發現與相同晶體結構的Fe3O4納米晶相比， Fe3O4納米晶團簇(Fe3O4微球)具有更好的光熱效應👌，這是由於Fe3O4微球在近紅外區有更強的吸收，動物實驗進一步證明在近紅外光照下，Fe3O4微球具有更好的光熱治療效果(Biomaterials, 2015, 39, 67)🚓。為了進一步探究Fe3O4微球的光熱性能，他們研究了不同尺寸和不同配體穩定的Fe3O4微球的光熱效應🏛，發現Fe3O4微球的尺寸越大🙆🏼，其在近紅外區的吸收值越大🔍，光熱性能也越好🙆🏼‍♂️。隨著儲存時間的增加，Fe3O4部分被氧化為Fe2O3；研究發現高分子配體相比小分子配體對Fe3O4微球具有更強的保護作用，防氧化能力強；高分子配體穩定的Fe3O4微球在細胞和動物水平展現出更強的光熱效應和光熱穩定性(Part. Part. Syst. Charact., 2016, 33, 332)。

為了進一步提高磁性納米粒子的光熱性能，該團隊以Fe3O4微球為核，利用多巴胺(PDA)的氧化自聚反應製備了一種具有核-殼結構、生物相容性良好的Fe3O4@PDA復合微球。與Fe3O4微球相比，相同質量濃度下🌝，該復合微球在近紅外區域的吸收增強，表現出增強的光熱效應🙆🏼‍♀️。Fe3O4@PDA復合微球的近紅外吸收和光熱效應都隨著PDA殼層厚度的增加而增強(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 15876)。

納米粒子進入體內血液，表面會迅速結合各種蛋白形成一層蛋白冠，隨後被自身免疫系統和網狀內皮系統/單核吞噬細胞所吞噬和清除。利用生物仿生技術🎥，楊武利教授團隊將Fe3O4微球用紅細胞(RBC)膜包衣，顯著提高了Fe3O4微球在體內的長循環能力👩🏼‍⚖️，從而有效促進復合微球在腫瘤部位富集，繼而顯著提升了動物水平上的光熱治療效果(Biomaterials, 2016, 92, 13)。

為了實現亞細胞器水平上的精細光熱治療，該團隊計了一種靶向細胞核的磁性復合納米粒子。他們選用油酸穩定的不同尺寸的Fe3O4納米晶(5 nm, 11 nm和20 nm)🦹🏻😓，通過配體交換法製備了水性Fe3O4納米晶🌵。水性Fe3O4納米晶具有良好的磁共振信號和光熱性能，尺寸大的Fe3O4納米晶具有更強的T2信號(20 nm, 207.1 mM−1 s−1)和較高的光熱轉換效率(~37%）😯🈸。隨後在納米粒子表面連接腫瘤靶向分子轉鐵蛋白(Tf)和細胞核靶向分子穿膜肽TAT，生物電鏡結果表明納米粒子進入細胞後☂️，復合納米粒子表面的TAT分子確實可以幫助磁性納米粒子靶向細胞核；核孔復合物對進入細胞核的納米粒子的尺寸有嚴格的要求，20 nm的Fe3O4納米晶可有效進入細胞核。尾靜脈註射此復合納米粒子，在磁共振成像和小動物熒光成像的指引下⛸，註射12小時後👨‍🏫🏕，用808 nm近紅外激光照射5分鐘🧑🏿‍⚖️🤞🏼，即顯著抑製腫瘤的生長🚣‍♂️。相關的工作在線發表於Adv. Healthcare Mater.(2017, DOI: 10.1002/adhm.201601289)。

具有細胞核靶向的磁性復合納米粒子的製備與光熱治療