磁流体治疗

2021-02-26 11:22:41 浏览:1229

定义

磁性流体热疗涉及在外部AMF存在的情况下,通过磁能量损失从磁性纳米颗粒转换热量。产生的热量足以杀死癌细胞,然后摧毁肿瘤。Gilchrist等人首先引入了基于磁性粒子的热疗,其在生物系统第一次应用是在1979年。在过去的几十年里,各种临床前和临床研究已进行了改进磁流体热疗。

有关磁性流体热疗的疗法有以下几种定义:局部热疗、较大局部热疗和全身热疗。局部热疗包括加热一小部分组织(例如肿瘤);较大局部热疗包括加热大范围的组织,例如整个器官;全身热疗包括加热全身以治疗转移性癌症。此外,根据治疗过程中体温升高的程度,热疗也分为热消融,中度热疗和透热三类。与健康组织相比,癌细胞对温度升高更为敏感,并且通常在46°C以上的温度下,它们会由于细胞坏死而主要在热消融中被杀死。中度热疗涉及在41–46°C的温度范围内治疗癌症,在该温度范围内,变性以及细胞内蛋白质的聚集负责杀死细胞。透热在低于41°C的温度下发生,可用于通过物理疗法治疗风湿病。

磁流体热疗通常是指使用磁性纳米颗粒作为热介质的局部热疗。在磁流体热疗中,两种机制(布朗-涅尔弛豫和磁滞损耗)是磁性纳米粒子在交变磁场(AMF)下产生热量的原因。由于磁滞损耗,观察到具有多磁畴的纳米颗粒的加热效果。布朗-奈尔弛豫主要发生在单畴纳米粒子(如超顺磁性纳米粒子)中,并且在奈尔弛豫的情况下涉及磁矩在畴内的快速旋转,而在布朗氏弛豫的情况下涉及流体内纳米颗粒的物理旋转,如图1所示,其中分别为奈尔和布朗弛豫时间。

图 1 在外部交变磁场(AMF)存在下从磁性纳米颗粒产生热量的布朗尼-尼尔弛豫示意图。

当交变磁场的转换频率(>10kHz)时,就会引起超顺磁性纳米磁颗粒的局部震荡,从而导致局部升温(42~45度),进而有利于提高药物的吸附率,并利用局部高温杀死癌细胞。

图 2 新一代MFH治疗联合纳米热疗及基于MNP的热疗建模:(a)线圈敷料器产生的模拟磁场;(b)肝脏内基于图像的颗粒密度;(c)考虑灌注和大血管的诱导组织温度分布;(d)使用CEM43热剂量模型测定的结果消融。用箭头指示肿瘤的位置

磁流体的试剂已经由德国的MagForce AG开发,并用来磁流体热疗的临床治疗实验(近年来,公司成功开展了1期和2期临床研究,分别对胶质瘤和前列腺癌患者使用瘤内给予MNPs,以及随后通过自制的MagForce系统应用AMF)。

参考文献

[1] Das P, Colombo M, Prosperi D. Recent advances in magnetic fluid hyperthermia for cancer therapy[J]. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2019, 174: 42-55.
[2] Thorat N D, Tofail S A M, von Rechenberg B, et al. Physically stimulated nanotheranostics for next generation cancer therapy: Focus on magnetic and light stimulations[J]. Applied Physics Reviews, 2019, 6(4): 041306.

参阅:肿瘤靶向治疗、热疗、磁性纳米颗粒

作          者: 泮桥成像光电商城

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