用磁性納米粒子治愈癌癥

Nanomedicine ：
Nanoprobes 的科學家們正在用磁性納米粒子治療小鼠的癌癥，經(jīng)過一次三分鐘的治療。

他們的結(jié)果剛剛發(fā)表在國際納米醫(yī)學雜志上。

他們工作背后的概念看似簡單。當鐵粒子被放入交變磁場中時，它會來回旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生大量熱量。如果許多鐵顆粒被輸送到腫瘤上，你實際上可以煮熟癌癥；熱療或癌癥熱療就是基于此原理。

理論是可靠的，但科學是棘手的。多年來，世界各地的研究人員一直試圖讓它發(fā)揮作用，但沒有真正成功。盡管如此，這個想法還是不錯的，2007 年，Nanoprobes, Inc. 的一位科學家決定看看他是否能解決這個問題。

James F. Hainfeld 博士是一位資深科學家，他的世界橋接生物學、物理學和化學。盡管他謙虛地對沖，但他實際上是納米粒子的原始之父之一，在 1970 年代在布魯克海文國家實驗室的電子顯微鏡下設(shè)計了一些最早的納米粒子。現(xiàn)在在他自己的實驗室里，強烈的凝視掩蓋了他輕松的笑容。他正在尋求治愈癌癥。“沒有人應(yīng)該聽到，'我們無能為力，'"他說。

海恩菲爾德博士可以看出這里的一個主要問題是磁加熱所需的鐵量。復(fù)合維生素中的一點是有幫助的，但癌癥治療所需的量是有毒的。

為了限制全身暴露，研究人員曾嘗試將鐵顆粒直接注射到腫瘤中。但即使是仔細的繪圖和多個注射點也會錯過一些區(qū)域，癌癥總會復(fù)發(fā)。一個德國研究小組甚至在人身上嘗試過這種方法，但不幸的是，他們遇到了同樣的困難。

當海恩菲爾德博士研究這些問題時，他在納米粒子工程方面的長期經(jīng)驗幫助他重新定義了這個問題。他們不僅需要更好的注入鐵的方法；他們需要改變鐵粒子本身。如果它可以制成無毒的，以某種方式與身體隔離，他們就可以擺脫直接注射的局限性。

在 Nanoprobes 實驗室，Hainfeld 博士邀請了一位名叫Hui Huang的年輕天才學生加入他的行列。剛從中國來的過去，他勤勞的家人希望他加入他們的餐飲業(yè)；然而，黃對科學充滿了向往。

學生和資深科學家將在該項目上花費六年時間，頑強地追逐他們的鐵納米粒子。幾年后，當黃自己解決了生物相容性問題時，納米粒子合成和頑強的、開箱即用的思維方式的密集學徒期將開花結(jié)果。

這對夫婦可以看到他們的進步，但這個想法對于通常的資助機構(gòu)來說似乎是一個失敗的原因，他們的資助申請不斷被拒絕。微薄的支持只能來自實驗室向其他科學家少量銷售可用于研究的納米粒子。

在他們工作的過程中，兩人討論了向腫瘤輸送的可能方法。癌癥的一個自然特性對他們來說很突出：增強的滲透性和保留性，或 EPR。

由于腫瘤正在生長，它們會要求身體在它們內(nèi)部和周圍產(chǎn)生大量新血管。事實證明，新血管是滲漏的。它們允許一定大小的任何東西從血液中通過，并積聚在腫瘤中。另一方面，健康組織具有成熟的血管，因此這種大小的顆粒只會流過。

解決方案的很大一部分就在眼前：如果他們正確地確定了粒子的大小，那么簡單地注射到血液中就會讓他們的粒子找到自己的方式進入癌組織，無論它在體內(nèi)的任何位置。即使是轉(zhuǎn)移性癌癥也會成為目標。

當他們的納米粒子最終準備好進行測試時，它的尺寸很好，具有鐵芯，具有生物相容性外殼，具有長聚合物鏈以使其遠離肝臟和血液。鐵的中心仍然可以旋轉(zhuǎn)并在磁場中產(chǎn)生熱量，但它的外套將鐵安全地密封在遠離身體的地方。

在簡單地注射入血液后，他們的試驗動物保持健康；他們已經(jīng)避開了可怕的鐵毒性。正如他們所希望的那樣，腫瘤積累了高水平的顆粒，其濃度是鄰近健康組織的 16 倍。他們現(xiàn)在在腫瘤內(nèi)有必要數(shù)量的鐵，以便磁加熱起作用。

最后一步是將他們的測試動物置于快速交變的磁場中。他們用紅外熱像儀測量溫度，看到富含鐵的腫瘤迅速上升到致命的溫度，而周圍的健康組織則保持涼爽且沒有受到傷害。

經(jīng)過三分鐘的單次治療，腫瘤被*除去，精度比外科醫(yī)生的刀還要精細。

腫瘤實際上在如此高的熱量下液化，讓身體迅速吸收中和的殘留物。幾天之內(nèi)，這些動物就恢復(fù)了正常，并且能夠在沒有癌癥的情況下度過余生。還有那些有毒的鐵？納米粒子非常穩(wěn)定，分解緩慢；身體可以處理隨時間釋放的少量物質(zhì)。

經(jīng)過多次測試，Huang 和 Hainfeld 在小鼠身上實現(xiàn)了可靠的、實際恢復(fù)78-90%，這在癌癥研究中是非常罕見的數(shù)字。他們的研究結(jié)果剛剛發(fā)表在《國際納米醫(yī)學雜志》上。

他們的成功對于聯(lián)合療法來說也是一個好消息，其中熱療法的預(yù)處理大大提高了化學療法和放射療法的功效。到目前為止，加熱深層腫瘤一直很困難，但是磁加熱非常適合，因為納米顆粒可以將自己傳遞到身體的任何地方。

兩人還對他們與康涅狄格大學健康中心的Henry Smilowitz 博士合作進行的體內(nèi)腦癌初步結(jié)果充滿熱情。因為正常腦組織的血液過濾排除了更多的顆粒，所以它們在腦腫瘤的邊緣達到了銳利的濃度比。在磁加熱過程中，與手術(shù)或輻射的附帶損傷相比，這種精確度將極大地保護健康的大腦物質(zhì)。

對于海恩菲爾德博士和黃博士來說，接下來的步驟非常令人興奮。他們的工作現(xiàn)已得到美國國立衛(wèi)生研究院的認可，最近授予他們價值約一百萬美元的實驗室測試，為 FDA 批準做準備。“我們需要盡快把它帶給病人，"黃說，他現(xiàn)在在醫(yī)學院，很快就要親自治療病人了。Nanoprobes 目前正在為即將進行的臨床試驗組織資金。

“經(jīng)過這么多年的努力，我傾向于保持謹慎，"海恩菲爾德博士說，“但我從未見過如此有希望的結(jié)果。我們充滿希望。" 他微笑，然后回到他的工作：任務(wù)繼續(xù)。

Nanoprobes, Inc. 是一家納米粒子研究合作機構(gòu)，致力于尋找癌癥和其他疾病的治療方法。作為HER2 乳腺癌檢測的核心，我們的技術(shù)正在幫助拯救世界各地的生命。我們位于紐約州 Yaphank，資金來自研究資助和向科學界銷售納米粒子產(chǎn)品；所有利潤都支持我們的研究。

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靜脈內(nèi)磁性納米粒子癌癥熱療
Huang HS，Hainfeld JF。國際納米醫(yī)學雜志。