目的:周围神经损伤是一种世界范围内的疑难病,治疗的首要策略是通过轴突的再生来桥接神经病损。物理因素对轴突再生的促进作用逐渐被关注,精确控制的机械力对轴突生长具有重要作用。但如何在体内对轴突施加一个远程、无创、精确、可控的机械力是一个挑战。生物纳米技术的兴起为这个设想提供了可能。通过将磁性纳米粒子（MNPs）整合到神经细胞内,将其作为磁性操纵的执行器,利用外部磁场来影响细胞行为,从而实现对神经再生的指导与操控。

磁动光学相干弹性成像(magnetomotive optical coherence elastography,MM-OCE)可通过检测负载磁性粒子的组织的微小振动,分析振动信息,提取能反映组织生物力学特性的参数.本研究利用螺线管磁场激励与光学相干层析成像系统采集模块搭建了MM-OCE研究平台,通过跟踪负载磁纳米颗粒的组织在扫频信号激励下的振动响应,确定组织的机械共振频率,从而半定量地表征组织的生物力学特性.研究结果显示,当自制仿体中明胶含量增加时,测得的共振频率增大,反映其硬度增大;对离体角膜进行戊二醛胶原交联硬化处理,随着戊二醛浓度提高,处理后的角膜的共振频率也相应提高,表明共振频率可反映角膜硬度的差异.上述结果表明,该研究可评估角膜组织的力学特性差异,在临床中具有较大的应用潜力.

背景:磁响应水凝胶在骨组织工程中具有极大的优势,有利于微创、高效地促进成骨.目的:阐述磁响应水凝胶在骨组织工程领域的应用进展.方法:检索PubMed、Web of Science、万方和中国知网数据库检索相关文献,英文检索词为"Magnetic Hydrogels,Magnetic Nanoparticles,Superparamagnetic Nanoparticles,Fe3O4,SPIONs,Magnetic Fields,Bone Regeneration,Bone Repair,Bone Tissue Engineering";中文检索词为"磁性水凝胶、磁性纳米粒子、超顺磁性氧化铁纳米粒、磁场、氧化铁纳米粒、骨再生、骨重建、骨修复、骨组织工程",根据纳入与排除标准对所有文章进行初筛后,最终纳入60篇文章进行综述.结果与结论:①近年来由于磁性纳米粒子的出现,大量的磁响应支架材料被开发出来,其中,含有氧化铁纳米粒子和超顺磁性氧化铁纳米粒子的磁响应水凝胶力学性能突出、生物相容性良好,能够快速响应外部磁场,为种子细胞提供成骨所需的磁机械信号.②磁响应水凝胶可以作为载体精准调控生长因子的释放时机.③基于磁响应水凝胶的三维微环境培养平台下,磁响应水凝胶与细胞之间的界面磁力能够激活细胞表面敏感受体、增强细胞活性、促进新生骨质与宿主骨的整合.④可注射磁响应水凝胶能够应用于骨肿瘤的磁热疗以及生物成像领域.⑤目前,磁响应水凝胶有望模拟出天然骨组织中观察到的各向异性分层结构,然而关于磁响应水凝胶的研究大多集中于体外研究,与体内的局部微环境作用机制仍然不充分.⑥因此,目前基于磁性纳米粒子已经成功地应用于磁共振成像的示踪,未来有望在磁性纳米粒子的性能上优化,构建具有合适降解性能、机械性能和血管功能化的能够实时监测体内变化的磁响应水凝胶.

目的 探讨自制载基因磁性脂质微泡的制备方法 及该微泡在联合磁感应热疗和基因治疗下对人HepG2细胞的生长抑制作用.方法 采用机械振荡法制备载基因磁性脂质微泡.对磁性脂质微泡进行表征分析及检测Fe3O4磁性脂质微泡的升温情况.利用pEGFP-C1观察磁性脂质微泡介导外源基因转染的效率.MTT法,流式细胞仪评价载基因磁性脂质微泡对人HepG2细胞生长情况的影响.结果 载基因磁性脂质微泡粒径小,性质稳定,具有良好的磁响应性能,可将外源WtP53基因转染至HepG2细胞系并高效表达,在磁场作用下具有升温恒温能力,在联合磁感应热疗和基因治疗下对人HepG2细胞有生长抑制作用.结论 载基因磁性脂质微泡为肿瘤的联合治疗开辟新的思路.

磁性纳米粒子(magnetic nanoparticles,MNPs)由于其独特磁响应性,可将外加磁场的能量转化为机械能和热能.磁性纳米粒子介导的物理信号依赖于MNPs本身的磁学性能及磁场的参数,可定量输出作用于不同类型的细胞,调控细胞命运.MNPs本身Fe2+引发芬顿反应可上调化学信号(reactive oxygen species,ROS),用于肿瘤治疗;在超低频磁场(＜1 Hz)下产生的机械力可诱导干细胞分化和巨噬细胞极化等过程,用于再生医学领域;在低频磁场(1～100 Hz)下产生的机械力可通过直接物理破坏或间接触发生物信号通路,引起肿瘤细胞死亡;在高频磁场(100 kHz～1 MHz)下产生的热可破坏肿瘤细胞,在神经元信号转导领域也取得一定的突破.研究MNPs介导的化学、物理、生物信号引起的细胞生物学效应对MNPs的设计和磁场的选择具有重要的指导意义.本文就MNPs在不同类型磁场下介导的细胞生物学效应做一概述.

磁性纳米粒子(MNP)具有独特的磁响应性、生物相容性,在作为生物材料时可通过其内在的微小磁场促进成骨分化.掺入MNP的磁性复合支架保留了MNP的超顺磁性,具有良好的物理机械性能以及生物学性能,在体内外均取得良好的成骨效果.外加磁场可通过影响细胞代谢行为促进骨组织修复,与MNP复合支架结合可起到协同促进骨组织修复再生的作用,在骨组织工程领域的应用潜力巨大.本文就MNP复合支架的性能、MNP复合支架和磁场的成骨作用研究进展作一综述,为MNP复合支架进一步研究和临床应用提供参考.

目的 考察Fe3O4纳米颗粒在低频振动磁场(low-frequency vibrating magnetic field,VMF)驱动下通过磁场机械力杀伤肿瘤细胞的效果.方法 通过共沉淀法合成一种磁性强、具有不规则形貌的立方相Fe3O4纳米颗粒.将其置于本课题组自制的VMF中,研究其介导的磁场机械力对肿瘤细胞的杀伤效果.结果 单纯施加VMF对细胞活力无影响;加入Fe3O4纳米颗粒后,细胞活力随VMF处理时间和Fe3O4纳米颗粒浓度的增加而降低,受损细胞释放的乳酸脱氢酶也随磁场处理时间延长而增加.结论 不规则形貌Fe3O4纳米颗粒在VMF下可将机械力转移到肿瘤细胞,破坏细胞结构,导致细胞死亡;所采用的VMF装置结构简单、使用安全、操作方便.所采用的磁性粒子及其杀伤肿瘤细胞的方法,有临床转化潜力.