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用磁性纳米粒子治愈癌症

Nanomedicine ：
Nanoprobes 的科学家们正在用磁性纳米粒子治疗小鼠的癌症，经过一次三分钟的治疗。

他们的结果刚刚发表在国际纳米医学杂志上。

他们工作背后的概念看似简单。当铁粒子被放入交变磁场中时，它会来回旋转并产生大量热量。如果许多铁颗粒被输送到肿瘤上，你实际上可以煮熟癌症；热疗或癌症热疗就是基于此原理。

理论是可靠的，但科学是棘手的。多年来，世界各地的研究人员一直试图让它发挥作用，但没有真正成功。尽管如此，这个想法还是不错的，2007 年，Nanoprobes, Inc. 的一位科学家决定看看他是否能解决这个问题。

James F. Hainfeld 博士是一位资深科学家，他的世界桥接生物学、物理学和化学。尽管他谦虚地对冲，但他实际上是纳米粒子的原始之父之一，在 1970 年代在布鲁克海文国家实验室的电子显微镜下设计了一些最早的纳米粒子。现在在他自己的实验室里，强烈的凝视掩盖了他轻松的笑容。他正在寻求治愈癌症。“没有人应该听到，'我们无能为力，'”他说。

海恩菲尔德博士可以看出这里的一个主要问题是磁加热所需的铁量。复合维生素中的一点是有帮助的，但癌症治疗所需的量是有毒的。

为了限制全身暴露，研究人员曾尝试将铁颗粒直接注射到肿瘤中。但即使是仔细的绘图和多个注射点也会错过一些区域，癌症总会复发。一个德国研究小组甚至在人身上尝试过这种方法，但不幸的是，他们遇到了同样的困难。

当海恩菲尔德博士研究这些问题时，他在纳米粒子工程方面的长期经验帮助他重新定义了这个问题。他们不仅需要更好的注入铁的方法；他们需要改变铁粒子本身。如果它可以制成无毒的，以某种方式与身体隔离，他们就可以摆脱直接注射的局限性。

在 Nanoprobes 实验室，Hainfeld 博士邀请了一位名叫Hui Huang的年轻天才学生加入他的行列。刚从中国来的过去，他勤劳的家人希望他加入他们的餐饮业；然而，黄对科学充满了向往。

学生和资深科学家将在该项目上花费六年时间，顽强地追逐他们的铁纳米粒子。几年后，当黄自己解决了生物相容性问题时，纳米粒子合成和顽强的、开箱即用的思维方式的密集学徒期将开花结果。

这对夫妇可以看到他们的进步，但这个想法对于通常的资助机构来说似乎是一个失败的原因，他们的资助申请不断被拒绝。微薄的支持只能来自实验室向其他科学家少量销售可用于研究的纳米粒子。

在他们工作的过程中，两人讨论了向肿瘤输送的可能方法。癌症的一个自然特性对他们来说很突出：增强的渗透性和保留性，或 EPR。

由于肿瘤正在生长，它们会要求身体在它们内部和周围产生大量新血管。事实证明，新血管是渗漏的。它们允许一定大小的任何东西从血液中通过，并积聚在肿瘤中。另一方面，健康组织具有成熟的血管，因此这种大小的颗粒只会流过。

解决方案的很大一部分就在眼前：如果他们正确地确定了粒子的大小，那么简单地注射到血液中就会让他们的粒子找到自己的方式进入癌组织，无论它在体内的任何位置。即使是转移性癌症也会成为目标。

当他们的纳米粒子最终准备好进行测试时，它的尺寸很好，具有铁芯，具有生物相容性外壳，具有长聚合物链以使其远离肝脏和血液。铁的中心仍然可以旋转并在磁场中产生热量，但它的外套将铁安全地密封在远离身体的地方。

在简单地注射入血液后，他们的试验动物保持健康；他们已经避开了可怕的铁毒性。正如他们所希望的那样，肿瘤积累了高水平的颗粒，其浓度是邻近健康组织的 16 倍。他们现在在肿瘤内有必要数量的铁，以便磁加热起作用。

最后一步是将他们的测试动物置于快速交变的磁场中。他们用红外热像仪测量温度，看到富含铁的肿瘤迅速上升到致命的温度，而周围的健康组织则保持凉爽且没有受到伤害。

经过三分钟的单次治疗，肿瘤被*除去，精度比外科医生的刀还要精细。

肿瘤实际上在如此高的热量下液化，让身体迅速吸收中和的残留物。几天之内，这些动物就恢复了正常，并且能够在没有癌症的情况下度过余生。还有那些有毒的铁？纳米粒子非常稳定，分解缓慢；身体可以处理随时间释放的少量物质。

经过多次测试，Huang 和 Hainfeld 在小鼠身上实现了可靠的、实际恢复78-90%，这在癌症研究中是非常罕见的数字。他们的研究结果刚刚发表在《国际纳米医学杂志》上。

他们的成功对于联合疗法来说也是一个好消息，其中热疗法的预处理大大提高了化学疗法和放射疗法的功效。到目前为止，加热深层肿瘤一直很困难，但是磁加热非常适合，因为纳米颗粒可以将自己传递到身体的任何地方。

两人还对他们与康涅狄格大学健康中心的Henry Smilowitz 博士合作进行的体内脑癌初步结果充满热情。因为正常脑组织的血液过滤排除了更多的颗粒，所以它们在脑肿瘤的边缘达到了锐利的浓度比。在磁加热过程中，与手术或辐射的附带损伤相比，这种精确度将极大地保护健康的大脑物质。

对于海恩菲尔德博士和黄博士来说，接下来的步骤非常令人兴奋。他们的工作现已得到美国国立卫生研究院的认可，最近授予他们价值约一百万美元的实验室测试，为 FDA 批准做准备。“我们需要尽快把它带给病人，”黄说，他现在在医学院，很快就要亲自治疗病人了。Nanoprobes 目前正在为即将进行的临床试验组织资金。

“经过这么多年的努力，我倾向于保持谨慎，”海恩菲尔德博士说，“但我从未见过如此有希望的结果。我们充满希望。” 他微笑，然后回到他的工作：任务继续。

Nanoprobes, Inc. 是一家纳米粒子研究合作机构，致力于寻找癌症和其他疾病的治疗方法。作为HER2 乳腺癌检测的核心，我们的技术正在帮助拯救世界各地的生命。我们位于纽约州 Yaphank，资金来自研究资助和向科学界销售纳米粒子产品；所有利润都支持我们的研究。

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静脉内磁性纳米粒子癌症热疗
Huang HS，Hainfeld JF。国际纳米医学杂志。