luda 磁性纳米材料可以实现磁靶向、磁共振成像、磁加热等功能，被广泛应用于生物医学领域中，本文汇总了近一个月来与磁性纳米材料应用于生物医学相关的研究成果。
1. ACS Nano：两个磁铁的故事：构建新型的磁靶向系统
磁靶向策略是利用外部磁场对磁性纳米颗粒(MNPs)进行远程调控的方法，目的是增强MNPs在体内的积累和渗透，其在过去几十年的药物递送系统中也受到越来越多的关注。然而，这种方法还没有成功的实现转化临床，主要是由于其效率较低和MNPs的分布不够可控。目前标准的磁靶向策略往往是使用单一的磁铁，而所受磁靶向控制的MNPs往往仅局限于感兴趣区（ROIs）的表面。
南方医科大学沈折玉教授和美国NIH陈小元教授合作对Andrew Tsourkas等人的工作进行了介绍展望。他们利用两个磁铁来在磁靶向的磁铁之间引入恒定的磁场梯度，从而有效地解决了这一难题。这种双磁铁装置也使得MNPs在实体肿瘤模型中的积累和渗透大大增强，因此这一研究也为设计更为高效的磁靶向系统提供了新的思路和方法。
Zijian Zhou, Zheyu Shen, Xiaoyuan Chen. et al. Tale of Two Magnets: An Advanced Magnetic Targeting System. ACS Nano. 2019
DOI: 10.1021
https://pubs.acs.org/doi/10.1021
2. ACS Nano：相反极化的外磁铁促进磁性纳米载体在实体肿瘤中的积聚和渗透
实体肿瘤的药物输送受到流体静力和物理屏障的阻碍，这些障碍限制了纳米载体对肿瘤组织的渗透。当利用EPR效应来被动靶向纳米载体时，肿瘤中增加的间质流体压力和致密的细胞外基质限制了纳米载体在血管周围的分布。以前的策略已经表明，磁传导增强了纳米颗粒在实体肿瘤中的积聚和渗透。然而，由于磁场随着距离磁铁的距离迅速衰减，这些方法仅限于在浅表肿瘤中使用。
为了克服这个问题，美国宾夕法尼亚大学David Issadore、Andrew Tsourkas等人开发了一种由两个相反极化的磁铁组成的系统，使磁性纳米载体能够穿透到更深的肿瘤中。使用这种方法，证明了与EPR相比，磁性纳米颗粒在实体肿瘤中的渗透性增加了5倍，在肿瘤中的积累增加了3倍。
Jessica F. Liu, Ziyang Lan, Carolina Ferrari, et al. Use of Oppositely Polarized External Magnets To Improve the Accumulation and Penetration of Magnetic Nanocarriers into Solid Tumors, ACS Nano, 2019.
3. Adv Sci：核壳异质结构的磁性-等离子体纳米组件，用于复杂基质中超灵敏度生物分析
多功能纳米颗粒是一种新兴的复合纳米颗粒，由多种组分组成，由于其在成像、传感、治疗、催化、分离等方面的应用，近年来受到广泛关注，具有磁性和等离子体双组分的纳米材料具有内在的光学和磁性，可支持多种功能，包括生物标记、生物成像、生物分析，理想的磁等离子体纳米结构应具有强的磁响应和优良的等离子体信号。
在此，美国国立卫生研究院陈小元、南昌大学熊勇华及黄小林等人报道了一种简单的自组装策略，用于将油酸包裹的氧化铁纳米粒子(OC-IONPs)与油胺包裹的金纳米粒子(OA-AuNPs)共组装形成胶体磁性等离子体纳米组件(MPNAs)。最终得到的MPNAs具有典型的核壳异质结构，其中包括聚集的OA-AuNPs作为等离核，周围环绕着OC-IONPs组装的磁性外壳。
由于OA-AuNPs的高负载量和OC-IONPs的合理空间分布，所合成的MPNAs同时表现出高度保留的磁性和等离激元活性。利用MPNAs固有的双重功能将其作为磁分离器和等离子体信号换能器，经识别分子表面功能化后，组装的MPNAs可以在侧流免疫分析平台上同时实现磁分离和光学检测。
综上所述，核壳异质结构的MPNAs可以作为一个纳米分析平台，利用磁性从复杂的生物样品中分离和浓缩目标化合物，同时利用等离子体特性进行光学传感。
Liangwen Hao, Yuankui Leng, Lifeng Zeng, et al. Core–Shell‐Heterostructured Magnetic–Plasmonic Nanoassemblies with Highly Retained Magnetic–Plasmonic Activities for Ultrasensitive Bioanalysis in Complex Matrix. Adv. Sci., 2019.
4. Small：通过线粒体靶向磁性纳米旋转体远程控制机械力用于有效癌症治疗
在细胞中，机械力在影响细胞行为方面起着关键作用，包括粘附、分化、迁移和死亡。在此，上海同济大学医学院Cheng Yu、Liu Zhongmin，美国西北大学Maciej S. Lesniak等人设计了一种20 nm大小的线粒体靶向的锌掺杂氧化铁纳米立方体，将其作为纳米旋转体，在15 Hz、40mT的旋转磁场下施加机械力，以对抗癌症。
此纳米旋转体可以有效地靶向癌细胞的线粒体。通过RMF，纳米立方体与外场对齐，并产生局部机械力来损害癌细胞。体外和体内研究表明，应用RMF后，纳米旋转体可以破坏肿瘤细胞，降低脑瘤生长速度。此纳米平台提供了一种有效的磁机械方法，以时空方式治疗深层肿瘤。
Mengwei Chen, Jiaojiao Wu, Peng Ning, et al. Remote Control of Mechanical Forces via Mitochondrial‐Targeted Magnetic Nanospinners for Efficient Cancer Treatment. Small, 2019.
5. AM：远程磁性纳米粒子操作使心脏组织的动态图案化成为可能
在生物医学和再生医学中，软材料中操纵细胞组织的能力具有重要的潜力;然而，它通常需要复杂的制造过程。近日，伦敦帝国理工学院Molly M.Stevens的研究小组开发了一个简单、经济的方法，使细胞定向控制在三维胶原水凝胶中，进而实现动态地创建各种定制的心脏组织的微观结构。
该方法是通过将氧化铁纳米颗粒加入人心肌细胞中，并施加一个短期的外磁场，使细胞沿着施加的磁场定向，从而在没有任何机械支撑的情况下形成不同的形状来实现的。这些模式构建物是可行的和功能性的，可以通过T2¶-加权磁共振成像检测到，并且在大鼠心脏移植后不会引起正常心脏功能的改变。这一策略为用不同的细胞类型构建治疗和生物工程应用的自定义、宏观、三维组织奠定了基础，并为研究组织行为提供了强大的模型。
Limor Zwi‐Dantsis, Brian Wang, Camille Marijon, et al. Remote Magnetic Nanoparticle Manipulation Enables the Dynamic Patterning of Cardiac Tissues. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002
6. ACS Nano：磁性纳米粒子激活树突状细胞，通过MRI成像使抗肿瘤反应早期预测成为可能
癌症疫苗可在一部分患者中启动抗肿瘤反应，但是缺乏有临床意义的生物标志物来预测治疗反应，从而限制了其发展。在此，美国佛罗里达大学Duane A. Mitchell、Jon Dobson及Elias J. Sayour等人设计了多功能RNA负载的磁性脂质体，以启动有效的抗肿瘤免疫，并作为治疗反应的早期生物标志物。
这些颗粒能比电穿孔更有效地激活树突状细胞(DCs)，从而在治疗模型中更好地抑制肿瘤生长。氧化铁的加入增强了DC的转染，并能通过磁共振成像(MRI)跟踪DC的迁移。
实验结果表明，淋巴结内T2*加权的MRI强度与DC转运密切相关，是抗肿瘤反应的早期预测指标。在临床前肿瘤模型中，接种疫苗2天后MRI预测的确定的“响应器”在治疗2 - 5周后肿瘤明显变小，寿命比MRI预测的“非响应器”长73%。综上所述，此研究提供了一种简单的、可扩展的纳米颗粒制剂，可产生强大的抗肿瘤免疫反应，并可通过MRI预测个体治疗结果。
Adam J. Grippin, Brandon Wummer, Tyler Wildes, et al. Dendritic Cell-Activating Magnetic Nanoparticles Enable Early Prediction of Antitumor Response with Magnetic Resonance Imaging. ACS Nano, 2019.
7. Biomaterials：具有高磁加热效率和快速体内清除能力的CFNPs
为了获得具有高磁加热效率和快速体内清除的磁性纳米颗粒，本研究利用改进的线性响应理论模型，从理论上模拟了钴铁氧体纳米颗粒的比吸收率（SAR）值与粒径的关系。考虑到立方体更接近制备的CFNPs的实际形状，以立方体代替球体作为CFNPs的形状，得到了与实验结果一致的准确SAR曲线。在模拟指导下，西安交通大学吴道澄等人预测并制备了尺寸为10–13 nm的水溶性立方CFNPs，其超薄表面涂层厚度小于1 nm。
实验证明，这些CFNPs具有较高的磁加热效率和快速的体内清除率，当制备的CFNPs尺寸为11.8 nm时，具有12.11 nHm2/kg的高固有损耗功率。在使用CFNPs磁加热下，大部分细胞在30 min死亡。在体内研究中，这些CFNPs可以在弱交变磁场（27 kA/m，115 kHz）下120s内将肿瘤区域加热到45 ℃（ΔT > 9 ℃）。值得注意的是，CFNPs在体内具有显著的肿瘤抑制率，2周内可从体内清除64%以上，表明其具有快速的体内清除能力。这一结果接近于磁共振成像造影剂Feridex的清除水平。
综上所述，通过此方法研制的CFNPs具有较高的磁加热效率和快速的体内清除率，具有巨大的临床应用潜力。
Lingze Zhang, Zeying Liu, Yiming Liu, et al. Ultrathin surface coated water-soluble cobalt ferrite nanoparticles with high magnetic heating efficiency and rapid in vivo clearance. Biomaterials, 2019.
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