目的 磁性纳米颗粒(MNPs)是当前重要的肿瘤诊断与治疗载体平台,可在交变磁场作用下产生热效应,从而杀死肿瘤细胞.调节MNPs的居里温度,可提高其在肿瘤磁感应热疗中的安全性.方法 用水热法合成可控温的Zn0.54Co0.46Cr0.6Fe1.4O4,用相对分子质量为20 000的聚乙二醇(PEG)修饰包被.用透射电子显微镜(TEM)观测MNPs的大小、形貌、分散性等,X射线衍射仪(XRD)表征其晶体结构,振动样品磁强仪(VSM)测试磁性特性.用CCK-8检测修饰和未修饰的MNPs对正常人肝外胆管上皮细胞(HEBEpiC)的毒性作用.结果 TEM结果显示,PEG修饰前Zn0.54Co0.46Cr0.6Fe1.4O4存在明显的聚集现象;PEG修饰后,Zn0.54Co0.46Cr0.6Fe1.4O4@PEG20000呈现基本均一的类球形态,分散性提高.XRD结果显示,MNPs含有Zn2+、Co2+、Cr3+和Fe3+,并具有与CoFe2O4相同的特征衍射峰,表明其具有立方尖晶石结构.VSM结果表明,MNPs呈现良好的超顺磁性.细胞毒性结果表明,两组MNPs均未对HEBEpiC细胞产生显著的毒性作用.相比未修饰组,PEG修饰组的细胞活力略高于未修饰组.结论 PEG修饰可以显著改善可控温MNPs Zn0.54Co0.46Cr0.6Fe1.4O4的分散性、磁热特性和细胞毒性.修饰后的Zn0.54Co0.46Cr0.6Fe1.4O4@PEG20000可用于药物递送、诊断和治疗等.

为了对磁感应热疗作用于胰腺导管腺癌时的效果进行研究,根据真实的人体数据构建三维的人体腹部、胰腺、胰腺导管和肿瘤模型,采取亥姆霍兹线圈用作产生交变磁场的热疗装置.在有限元仿真分析软件COMSOL中进行电磁与传热模块的耦合后,得到磁感应热疗作用于胰腺导管腺癌时的磁场和温度场的仿真结果.结果表明,治疗区域的空间磁场分布均匀,温度场分布满足热疗需要.胰腺导管腺癌在进行磁感应热疗时,肿瘤组织的温度可以迅速升高,达到42℃以上,而周围正常组织升温不显著.此外,研究还证实了胰腺导管周围存在的大血管、磁流体溢出等因素对热疗的疗效没有太大的影响,仿真结果能够为胰腺导管腺癌的磁感应热疗临床实践提供参考.

目的 结合传统热疗理念与磁感应技术,原创性用磁热疗法治疗膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)并探索其机制,以建立具有现代医学特色的KOA治疗新方法.方法 建立大鼠原发性 KOA 模型,并构建以涡旋磁氧化铁纳米环为平台的高效磁热疗介质,在低强度磁场条件下对 KOA病灶部位进行精准控温加热,通过痛觉、膝关节组织病理学、膝关节形态和MicroCT显微骨结构变化等临床指标检测及血清炎症因子含量测定等,观察磁热治疗KOA的疗效及机制.结果 经磁热治疗后大鼠的机械痛阈值相比模型组提高了约 48.9%,关节囊和滑膜组织充血、水肿及软骨表面磨损程度较模型组均明显减轻,Mankin及 OARSI评分分别降低了约 33%和 20%,MicroCT结果显示软骨下骨的硬化程度有所改善,血清中炎症因子含量降低.结论 利用涡旋磁氧化铁纳米环设计并构建高效磁热疗纳米制剂,应用于KOA的治疗有确切疗效,其机制与抑制炎症因子有关.

前列腺癌(prostate cancer,PCa)是50岁以上男性常见肿瘤,临床常规治疗策略以其创伤大、毒副作用多等问题给患者带来不便及困扰.磁感应热疗(magnetic induced hyperthermia,MIH)技术是近年来肿瘤治疗领域的新突破,其治疗PCa安全、有效、微创,且可多次重复治疗.本文就近年MIH技术治疗PCa的研究展开综述.

肿瘤热疗不但具有杀伤广谱恶性肿瘤的能力,还可与化疗、放疗在临床治疗上相结合产生协同增敏的效果.同时又能减轻放、化疗治疗的毒副作用,因而被国际医学界称为"绿色疗法".当前新型的热疗手段与传统的热疗手段相比较而言,能够提高治疗的适形性、有效性和靶向性,并且能够极大的减小热疗的毒副作用.但是新型的热疗手段需要借助于外界的能量源和热疗介质,即由安全、高效的热疗介质将外源的能量转化为热量并在肿瘤区域实现能量的"聚焦",从而达到对肿瘤组织精确、高效的杀伤.所以,对基于功能型生物材料的热疗介质的开发和选择就成为了决定新型热疗治疗效果的关键因素.目前,针对肿瘤局部热疗的功能型复合生物材料的综述鲜有报道,因此,本文就目前肿瘤热疗领域中光热治疗、磁感应热疗和微波热疗的相关复合介质材料进行总结阐述,为功能型复合生物材料在未来肿瘤热疗领域提供借鉴.

磁感应热疗计划系统(MHTPS)需要向计划医生提供更加直观的三维病灶属性,以辅助制定最优适形热疗计划.传统方法需手动勾画所有包含目标的片层,而后进行三维重建,分割耗时巨大,无法满足临床实用性和高效性要求.本研究针对手动分割效率较低的问题,探究了新的热疗计划系统中组织器官分割方法,引入并优化基于多方向片层的薄板样条最小能量半自动分割方法.实验结果表明该分割方法能够较好地描述人体组织器官和肿瘤的二维轮廓和三维模型,解决磁感应热疗计划系统中三维治疗靶区的适形确定问题,显著改善了传统手动分割方法的效率,可集成至计划系统使用,减轻医生和物理师负担.

目的 在动物肿瘤磁感应热疗线圈式磁场发生装置的设计中,对传统螺线管线圈进行优化设计,提高治疗磁感应强度及均匀度.方法 采用螺线管线圈两端加补偿线圈的方式,通过COMSOL5.1有限元软件仿真,构建多匝线圈及补偿线圈模型,研究补偿线圈离端口的距离、电流以及匝数对磁感应强度的影响,确定了补偿线圈的最佳位置、通入补偿线圈的电流以及匝数.结果 采用补偿线圈的设计方案与不采用补偿线圈方案相比,在最佳位置处,相同条件下,其中心磁感应强度提高了约4.2％,磁场的均匀性提高了约66.7％.结论 与原设计相比,优化设计的磁感应强度与磁场的均匀性达到了较理想状态.

目的 研究磁感应热疗联合利妥昔单抗对人淋巴瘤Daudi细胞的作用.方法 研究磁性介质与人淋巴瘤Daudi细胞的生物相容性,并对磁性介质的升温性能进行检测.将对数生长期的Daudi细胞分为对照组(只含等量溶媒)、磁感应组(加入磁性介质)、利妥昔单抗组(100μg/ml利妥昔单抗)和联合组(加入磁性介质和100μg/ml利妥昔单抗).采用CCK-8法检测各组Daudi细胞的增殖抑制率,采用流式细胞术检测各组Daudi细胞的凋亡及细胞周期情况.结果 本实验过程中选用的空心不锈钢球,生物细胞相容性和发热效率良好,Daudi细胞的毒性等级为0或1级;与磁感应组、利妥昔单抗组相比,联合组Daudi细胞的增殖抑制率增高(P﹤0.05),凋亡率明显增高(P﹤0.01),S期细胞所占比例明显增多(P﹤0.01),G0/G1和G2/M期细胞所占比例明显减少(P﹤0.01).结论 磁感应热疗磁性介质应用于淋巴瘤治疗在细胞水平是可行的;磁感应热疗单独使用可抑制Daudi细胞的增殖,诱导细胞凋亡,改变细胞周期,利妥昔单抗注射液与磁感应热疗联合应用时能够明显增强这种效应.

目的:构建体外K2p 9.1(TASK-3)通道过度表达的非洲爪蟾卵母细胞模型;建立外部和磁感应加热2种加热方法,研究其对载汉防己甲素磁性纳米粒中药物释放行为的影响,进一步研究药物及载药磁性纳米粒对TASK-3通道电流的影响.方法:制备载汉防己甲素的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)磁性纳米粒,采用RP-HPLC考察外部和磁感应加热2种方法对药物释放的影响.采用双电极电压钳技术研究了汉防己甲素、Fe3O4-PLGA纳米粒和Tet-Fe3O4-PLGA纳米粒及运用磁感应加热诱导药物释放对卵母细胞表面TASK-3通道电流的影响.结果:药物释放量与速率呈现温度依赖性,汉防己甲素对Xenopus oocytes表面TASK-3通道电流有明显抑制作用并呈现剂量依赖性,未载药的PLGA磁性纳米粒对TASK3通道电流不产生影响,而Tet-Fe3O4-PLGA NPs在2种加热体系下均显示出对TASK-3通道明显的抑制作用.结论:Tet-Fe3O4-PLGANPs在磁感应作用下能可控性增加汉防己甲素对TASK3通道电流的阻滞作用,这种应激响应性药物递送系统有望成为基于双孔钾通道K2p9.1靶向治疗的新方法,并有可能用于其他各种癌症治疗.

本文以线性响应理论为基础,在有限元软件COMSOL中建立了基于大鼠肝癌的磁感应热疗(MFH)模型.通过对四氧化三铁(Fe3O4)、钴化铁(FeCo)、面心立方晶格铂化铁(fccFePt)和L10相铂化铁(L10FePt)共4种磁介质参数的分析,研究了弛豫机制下,磁介质半径的变化对损耗功率和温度场的影响.同时,提出了针对不同磁介质参数的优化方法,并对4种磁介质的适用场合给出建议.本文通过尽可能地提高磁介质的损耗功率,可以降低治疗时所需的磁介质剂量,从而减小对肿瘤组织周围正常组织的不良影响.本文结果可为应用于磁感应热疗的磁介质制备提供参考.