磁（感应）热疗是利用磁性纳米粒子在交变磁场下产热来治疗疾病的一种技术，该技术在肿瘤热疗领域有很好的应用前景。磁性纳米粒子的产热效率和能否降解是磁（感应）热疗中非常重要的两个方面。目前高磁热效率的磁性纳米粒子粒径较大，在体内可能会长期积累造成安全隐患，而容易体内降解的磁性纳米粒子粒径太小，产热效率很低，所用磁热疗设备体积大、价格高、使用功率常超过安全范围。
近日，西安交通大学生命学院生物医学影像与应用研究所吴道澄教授团队为解决了这一矛盾提出了新的思路（图1）。他们首先设计了动物磁热疗专门设备，采用利兹线圈水冷不仅比传统铜管水冷的载流面积更大，且能够更好地控制线圈表面温度，而且设备体积小、价格低、使用功率在人体安全范围。接着在氧化铁磁性纳米粒子中掺杂钴增加其磁晶各向异性常数，从而增大其在小粒径时的产热效率，同时又能保持其体内降解性。再用磁热理论模拟钴铁氧体纳米粒子的产热效率与材料性质的关系，发现采用立方体纳米粒子比球体粒子更接近于实验结果且发热效率最高，解决了目前该领域理论预测效果与实验不符的问题。在此基础上得到了钴铁氧体纳米粒子最佳产热条件，并据此制备了一种兼具高磁热效和可体内降解的立方体钴铁氧体纳米粒子（CFNPs），q其粒径在10-13 nm之间，表面修饰小于1 nm的咖啡酸层以提高其水溶性。
图1.高热效、可降解磁性纳米粒子的设计与研究
实验发现11.8 nm粒径的CFNPs有最高的磁热效（ILP值12.11 nHm2/kg）其结果远高于报道的同类型磁性纳米粒子。在幅值33 kA/m、频率115 kHz（符合人体安全条件H·f<5×109A/(m·s)）的磁场下对裸鼠肿瘤进行了磁热疗，发现在安全磁场下CFNPs可将肿瘤区域温度升高至46 °C左右，有效抑制了肿瘤生长。该粒子能以进入血液等方式缓慢离开肿瘤区域。一旦进入血液，64%的纳米粒子可14天内排出体外，其降解性能接近于核磁造影剂Feridex，已经达到临床应用标准。
该研究以《高磁热效、体内快速清除的超薄表面修饰水溶性钴铁氧体纳米粒子》为题在国际权威期刊Biomaterials上发表（Ultrathin surface coated water-soluble cobalt ferrite nanoparticles with high magnetic heating efficiency and rapidin vivoclearance（Biomaterials 2020,230，119655。IF10.27）。文章的第一作者是西安交通大学生命学院博士研究生张令泽，通讯作者是吴道澄教授，西安交通大学是唯一署名单位。
近年来，吴道澄教授课题组在纳米药物载体、磁性材料和生物传感方面取得了一系列研究进展，在Biomaterials上发表了一系列论文。该研究是课题组继双载药纳米药物载体系统（Biomaterials 2015，39；131）、高效通过血脑屏障纳米载体(Biomaterials 2017;113 :133)、双药无限配位聚合物纳米系统（Biomaterials 2018,154;197）和光热-化疗一体纳米系统（Biomaterials 2019;88;12）肿瘤协同化疗研究以后的又一重要进展。
吴道澄教授个人主页：http://gr.xjtu.edu.cn/web/wudaocheng
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119655。
