大连理工大学张伟教授/吴承伟教授团队 Acta Biomater.：CT/MR双模态成像磁性微球用于自控温磁热疗及经动脉化疗栓塞

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肝癌是我国最常见的恶性肿瘤之一，由于大部分患者早期症状不明显，确诊时通常已是中晚期，难以开展手术治疗。经动脉化疗栓塞（TACE）是目前控制晚期肝癌的常用疗法，但是单纯的栓塞治疗对超过40%的患者疗效不明显。为此，学者们研发了由磁性纳米颗粒等组成的多孔载药栓塞微球，实现栓塞、化疗和磁热疗的协同作用，以增强抗肿瘤治疗效果。然而，目前报道的磁性微球难以实现对磁热疗温度的实时监控。温度过高会造成正常组织损伤，而温度低又会导致疗效不佳。

大连理工大学研究团队研发了一种基于低居里温度磁性纳米颗粒的新型多功能载药微球，可同时实现自控温磁热疗、TACE治疗以及CT/MR双模态影像学跟踪。磁性载药微球在交变磁场作用下具有自控温特性，能够将磁热疗温度自动稳定在50°C，无需额外温度监控设备。同时，磁性微球可高效负载抗肿瘤药物盐酸阿霉素，在交变磁场作用下实现药物的可控释放。兔耳动脉栓塞实验显示磁性微球可有效栓塞目标动脉血管，并能被CT/MR成像设备实时检测。相关成果以题为“CT/MR detectable magnetic microspheres for self-regulating temperature hyperthermia and transcatheter arterial chemoembolization”发表在Acta Biomaterialia期刊上。论文第一作者为大连理工大学运载工程与力学学部博士生魏成雄，通讯作者为张伟教授。

图1  磁性微球可实现CT/MR成像、动脉栓塞、自控温磁热疗/化疗联合治疗

图2  磁性微球的制备流程及形貌观测。（a）通过乳化交联法制备磁性微球示意图；（b-g）经筛分后的磁性微球形貌图

图3  磁性微球的性质表征。（a）FTIR光谱；（b）XRD图谱；（c）TGA曲线；（d-f）原子力显微镜表征微球力学性能；（g-h）磁化曲线；（i）微球磁性示例； （j-k）磁热曲线；（l）磁热稳定性

图4  磁性微球的体外载药和释药性能。（a）磁性微球通过静电作用吸附盐酸阿霉素示意图;（b）载药照片;（c-e）显微镜照片与荧光图像;（f-h）在不同溶液中磁性微球的表面电荷及尺寸变化;（i）药物包封率;（j）载药率;（k）载药微球在交变磁场作用下的释药曲线;（l）载药微球的pH响应释药曲线

图5  磁性微球的CT/MR成像和血管栓塞效果。（a）体外CT成像效果；（b）体外MR T₂加权成像效果；（c）血管栓塞示意图；（d）兔耳动脉栓塞前后的照片；（e）兔耳栓塞前后温度变化；（f）栓塞血管横截面观测；（g）兔耳CT成像；（h）兔耳MR T₂加权成像

作者简介

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通讯作者：

张伟，大连理工大学，教授，博士生导师，英国Leeds大学博士，英国Surrey大学博士后。主要从事生物医用水凝胶、自控温磁感应热疗等方面研究。以第一作者/通讯作者发表SCI论文80余篇，封面论文5篇；授权国家发明专利20余项，软件著作权5项。负责国家重点研发计划项目等省部级以上项目10余项，负责科研经费近1200万。E-mail: [e-mail]

团队负责人：

吴承伟，大连理工大学，教授，博士生导师，清华大学工学博士。近年来主要从事生物医用材料与生物力学研究。累计发表SCI术论文150余篇，授权国家发明专利30余项。负责国家重点研发计划项目课题、国家自然科学基金重点基金等项目30余项，科研经费超过3000万。E-mail: [e-mail]

团队简介：

大连理工大学工程力学系生物与纳米力学实验室目前有教授3人，副教授3人，高级工程师1人。团队主要研究方向包括：

1）生物材料与仿生力学；

2）水凝胶在生物医疗中应用；

3）磁性纳米材料与肿瘤磁热疗技术。

欢迎力学，以及材料、生物医学、化学等交叉学科知识背景的同学加入，大家一起做一些有意义的研究工作！

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.09.054

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