用磁性納米粒子治愈癌癥

Nanomedicine ：
Nanoprobes 的科學(xué)家們正在用磁性納米粒子治療小鼠的癌癥，經(jīng)過(guò)一次三分鐘的治療。

他們的結(jié)果剛剛發(fā)表在國(guó)際納米醫(yī)學(xué)雜志上。

他們工作背后的概念看似簡(jiǎn)單。當(dāng)鐵粒子被放入交變磁場(chǎng)中時(shí)，它會(huì)來(lái)回旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生大量熱量。如果許多鐵顆粒被輸送到腫瘤上，你實(shí)際上可以煮熟癌癥；熱療或癌癥熱療就是基于此原理。

理論是可靠的，但科學(xué)是棘手的。多年來(lái)，世界各地的研究人員一直試圖讓它發(fā)揮作用，但沒(méi)有真正成功。盡管如此，這個(gè)想法還是不錯(cuò)的，2007 年，Nanoprobes, Inc. 的一位科學(xué)家決定看看他是否能解決這個(gè)問(wèn)題。

James F. Hainfeld 博士是一位資深科學(xué)家，他的世界橋接生物學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)。盡管他謙虛地對(duì)沖，但他實(shí)際上是納米粒子的原始之父之一，在 1970 年代在布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的電子顯微鏡下設(shè)計(jì)了一些最早的納米粒子。現(xiàn)在在他自己的實(shí)驗(yàn)室里，強(qiáng)烈的凝視掩蓋了他輕松的笑容。他正在尋求治愈癌癥。“沒(méi)有人應(yīng)該聽(tīng)到，'我們無(wú)能為力，'"他說(shuō)。

海恩菲爾德博士可以看出這里的一個(gè)主要問(wèn)題是磁加熱所需的鐵量。復(fù)合維生素中的一點(diǎn)是有幫助的，但癌癥治療所需的量是有毒的。

為了限制全身暴露，研究人員曾嘗試將鐵顆粒直接注射到腫瘤中。但即使是仔細(xì)的繪圖和多個(gè)注射點(diǎn)也會(huì)錯(cuò)過(guò)一些區(qū)域，癌癥總會(huì)復(fù)發(fā)。一個(gè)德國(guó)研究小組甚至在人身上嘗試過(guò)這種方法，但不幸的是，他們遇到了同樣的困難。

當(dāng)海恩菲爾德博士研究這些問(wèn)題時(shí)，他在納米粒子工程方面的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)幫助他重新定義了這個(gè)問(wèn)題。他們不僅需要更好的注入鐵的方法；他們需要改變鐵粒子本身。如果它可以制成無(wú)毒的，以某種方式與身體隔離，他們就可以擺脫直接注射的局限性。

在 Nanoprobes 實(shí)驗(yàn)室，Hainfeld 博士邀請(qǐng)了一位名叫Hui Huang的年輕天才學(xué)生加入他的行列。剛從中國(guó)來(lái)的過(guò)去，他勤勞的家人希望他加入他們的餐飲業(yè)；然而，黃對(duì)科學(xué)充滿了向往。

學(xué)生和資深科學(xué)家將在該項(xiàng)目上花費(fèi)六年時(shí)間，頑強(qiáng)地追逐他們的鐵納米粒子。幾年后，當(dāng)黃自己解決了生物相容性問(wèn)題時(shí)，納米粒子合成和頑強(qiáng)的、開(kāi)箱即用的思維方式的密集學(xué)徒期將開(kāi)花結(jié)果。

這對(duì)夫婦可以看到他們的進(jìn)步，但這個(gè)想法對(duì)于通常的資助機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)似乎是一個(gè)失敗的原因，他們的資助申請(qǐng)不斷被拒絕。微薄的支持只能來(lái)自實(shí)驗(yàn)室向其他科學(xué)家少量銷售可用于研究的納米粒子。

在他們工作的過(guò)程中，兩人討論了向腫瘤輸送的可能方法。癌癥的一個(gè)自然特性對(duì)他們來(lái)說(shuō)很突出：增強(qiáng)的滲透性和保留性，或 EPR。

由于腫瘤正在生長(zhǎng)，它們會(huì)要求身體在它們內(nèi)部和周圍產(chǎn)生大量新血管。事實(shí)證明，新血管是滲漏的。它們?cè)试S一定大小的任何東西從血液中通過(guò)，并積聚在腫瘤中。另一方面，健康組織具有成熟的血管，因此這種大小的顆粒只會(huì)流過(guò)。

解決方案的很大一部分就在眼前：如果他們正確地確定了粒子的大小，那么簡(jiǎn)單地注射到血液中就會(huì)讓他們的粒子找到自己的方式進(jìn)入癌組織，無(wú)論它在體內(nèi)的任何位置。即使是轉(zhuǎn)移性癌癥也會(huì)成為目標(biāo)。

當(dāng)他們的納米粒子最終準(zhǔn)備好進(jìn)行測(cè)試時(shí)，它的尺寸很好，具有鐵芯，具有生物相容性外殼，具有長(zhǎng)聚合物鏈以使其遠(yuǎn)離肝臟和血液。鐵的中心仍然可以旋轉(zhuǎn)并在磁場(chǎng)中產(chǎn)生熱量，但它的外套將鐵安全地密封在遠(yuǎn)離身體的地方。

在簡(jiǎn)單地注射入血液后，他們的試驗(yàn)動(dòng)物保持健康；他們已經(jīng)避開(kāi)了可怕的鐵毒性。正如他們所希望的那樣，腫瘤積累了高水平的顆粒，其濃度是鄰近健康組織的 16 倍。他們現(xiàn)在在腫瘤內(nèi)有必要數(shù)量的鐵，以便磁加熱起作用。

最后一步是將他們的測(cè)試動(dòng)物置于快速交變的磁場(chǎng)中。他們用紅外熱像儀測(cè)量溫度，看到富含鐵的腫瘤迅速上升到致命的溫度，而周圍的健康組織則保持涼爽且沒(méi)有受到傷害。

經(jīng)過(guò)三分鐘的單次治療，腫瘤被*除去，精度比外科醫(yī)生的刀還要精細(xì)。

腫瘤實(shí)際上在如此高的熱量下液化，讓身體迅速吸收中和的殘留物。幾天之內(nèi)，這些動(dòng)物就恢復(fù)了正常，并且能夠在沒(méi)有癌癥的情況下度過(guò)余生。還有那些有毒的鐵？納米粒子非常穩(wěn)定，分解緩慢；身體可以處理隨時(shí)間釋放的少量物質(zhì)。

經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，Huang 和 Hainfeld 在小鼠身上實(shí)現(xiàn)了可靠的、實(shí)際恢復(fù)78-90%，這在癌癥研究中是非常罕見(jiàn)的數(shù)字。他們的研究結(jié)果剛剛發(fā)表在《國(guó)際納米醫(yī)學(xué)雜志》上。

他們的成功對(duì)于聯(lián)合療法來(lái)說(shuō)也是一個(gè)好消息，其中熱療法的預(yù)處理大大提高了化學(xué)療法和放射療法的功效。到目前為止，加熱深層腫瘤一直很困難，但是磁加熱非常適合，因?yàn)榧{米顆?？梢詫⒆约簜鬟f到身體的任何地方。

兩人還對(duì)他們與康涅狄格大學(xué)健康中心的Henry Smilowitz 博士合作進(jìn)行的體內(nèi)腦癌初步結(jié)果充滿熱情。因?yàn)檎ＤX組織的血液過(guò)濾排除了更多的顆粒，所以它們?cè)谀X腫瘤的邊緣達(dá)到了銳利的濃度比。在磁加熱過(guò)程中，與手術(shù)或輻射的附帶損傷相比，這種精確度將極大地保護(hù)健康的大腦物質(zhì)。

對(duì)于海恩菲爾德博士和黃博士來(lái)說(shuō)，接下來(lái)的步驟非常令人興奮。他們的工作現(xiàn)已得到美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的認(rèn)可，最近授予他們價(jià)值約一百萬(wàn)美元的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，為 FDA 批準(zhǔn)做準(zhǔn)備。“我們需要盡快把它帶給病人，"黃說(shuō)，他現(xiàn)在在醫(yī)學(xué)院，很快就要親自治療病人了。Nanoprobes 目前正在為即將進(jìn)行的臨床試驗(yàn)組織資金。

“經(jīng)過(guò)這么多年的努力，我傾向于保持謹(jǐn)慎，"海恩菲爾德博士說(shuō)，“但我從未見(jiàn)過(guò)如此有希望的結(jié)果。我們充滿希望。" 他微笑，然后回到他的工作：任務(wù)繼續(xù)。

Nanoprobes, Inc. 是一家納米粒子研究合作機(jī)構(gòu)，致力于尋找癌癥和其他疾病的治療方法。作為HER2 乳腺癌檢測(cè)的核心，我們的技術(shù)正在幫助拯救世界各地的生命。我們位于紐約州 Yaphank，資金來(lái)自研究資助和向科學(xué)界銷售納米粒子產(chǎn)品；所有利潤(rùn)都支持我們的研究。

在線閱讀科學(xué)論文，免費(fèi)提供（開(kāi)放獲取）：
靜脈內(nèi)磁性納米粒子癌癥熱療
Huang HS，Hainfeld JF。國(guó)際納米醫(yī)學(xué)雜志。