化學(xué)治療是目前腫瘤治療最常見的方法之一，但是在其過程中腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的耐藥性極大地限制了該治療策略的有效性。此外，依靠pH和氧化還原策略觸發(fā)藥物釋放的常規(guī)方式，由于無法通過外部刺激控制其釋放過程，所以該類技術(shù)的發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。近年來，利用磁控方法克服腫瘤耐藥性，實(shí)現(xiàn)安全、可控、有效地治療癌癥已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。這種精確、無創(chuàng)、遠(yuǎn)程的方式不僅可以自由控制納米藥物的釋放時(shí)間，還能提高藥物的釋放量，也能在有效范圍內(nèi)增大對腫瘤的機(jī)械殺傷。

針對以上問題，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所所屬慈溪生物醫(yī)學(xué)工程研究所吳愛國研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型高效治療癌癥的方法，取得了一些進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)前期成功地制備了粒徑分布均一、磁響應(yīng)能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好的鐵氧體：ZnxFe3-xO4系列納米材料，通過對比不同鋅摻雜量時(shí)不同納米粒子材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與磁矩的變化趨勢，闡明了該類材料結(jié)構(gòu)與磁性質(zhì)之間的內(nèi)在關(guān)系，并對其磁共振成像機(jī)理進(jìn)行了深入探究（Chemistry of Materials. 2019, 31, 7255.）。為后續(xù)優(yōu)化磁共振造影劑的性能提供了理論基礎(chǔ)，也為其后續(xù)用于生物治療打下了材料基礎(chǔ)。

基于上述結(jié)果，團(tuán)隊(duì)近期利用該系列鐵氧體磁性材料中磁響應(yīng)能力最好的Zn0.2Fe2.8O4納米粒子合成了一種納米復(fù)合藥物，即將Zn0.2Fe2.8O4磁性納米顆粒和抗癌藥物阿霉素（DOX）共同搭載進(jìn)聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）球中，通過外部磁力控制其內(nèi)部化療藥物釋放并使其產(chǎn)生磁致機(jī)械力，實(shí)現(xiàn)磁力-化療雙重殺滅腫瘤細(xì)胞的目的。此外，基于理論模型模擬計(jì)算出該系列鐵氧體磁性納米材料在不同磁場強(qiáng)度作用下產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)軌跡和沖擊力大小，對比闡述了磁力大小對生物機(jī)體的影響規(guī)律，同時(shí)對腫瘤細(xì)胞的死亡機(jī)理進(jìn)行了探究。該磁致機(jī)械力不僅可以破壞腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜使其壞死，同時(shí)也能對其內(nèi)部的溶酶體進(jìn)行破壞，實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞凋亡。該精確、無創(chuàng)、遠(yuǎn)程的治療方式為克服腫瘤細(xì)胞耐藥性、增強(qiáng)腫瘤殺傷提供了一種新途徑，也為其他生物活動(dòng)的機(jī)械刺激提供了新思路。該工作以題為“Magnetically switchable mechano-chemotherapy for enhancing the death of tumour cells by overcoming drug-resistance”的論文發(fā)表在Nano Today 35 (2020) 100967（DOI：10.1016/j.nantod.2020.100967）。本研究得到國家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金委和寧波市科技局相關(guān)項(xiàng)目的資助。

圖1 ZnxFe3-xO4系列納米材料

圖2 納米復(fù)合藥物的物理性能與釋藥能力

圖3 納米復(fù)合藥物殺傷腫瘤細(xì)胞的能力

圖4 納米復(fù)合藥物機(jī)械殺傷腫瘤細(xì)胞的機(jī)理