Advanced Healthcare Materials：新型自适应磁性水凝胶可高效抑制乳腺癌术后复发

将具有独特的光、电、磁学性质的纳米材料与水凝胶材料复合所制备的功能型复合材料，可实现活体降解过程影像监控，可控药物释放，多模式联合治疗等功能，因此在生物医学领域受到广泛的关注。然而，尽管在掺杂纳米颗粒水凝胶的新功能方面已经取得了很多进展，但颗粒掺杂本身对水凝胶性能的副作用却未引起相关研究者的足够重视。这种副作用经常引发纳米功能化水凝胶的性能与设计预期有较大差距，导致实际诊疗效果不理想。例如：众所周知，乳腺癌的术后复发和转移是导致治疗失败的主要原因。前期研究表明：可结合磁热疗和化疗的术后植入型磁性水凝胶是治疗局部复发和转移的有效替代方法之一。然而，由于传统超顺磁氧化铁材料磁热效率低、为满足热化疗联用所需性能，不得不采用高浓度的掺杂，从而严重影响了水凝胶自身的流变性能并阻碍了治疗效果，特别是在自适应磁性水凝胶的设计中这个问题尤为突出。

西北大学樊海明课题组针对这一个问题，将具有高磁热转化效率的涡旋磁纳米环颗粒与具有自适应性功能的水凝胶结合，很好的平衡了凝胶磁热与流变性能之间的关系，实现了磁热疗与化疗的高效协同，显著提高乳腺癌复发的抑制效果。相关结果发表在Advanced Healthcare Materials（DOI: 10.1002/adhm.201900203）上。新一代涡旋磁氧化铁（FVIO）是一种具有环状形貌的亚铁磁纳米生物材料，由于独特的尺寸和边界效应，其稳定的磁化方向沿环状形成封闭的涡旋磁结构。涡旋磁氧化铁纳米环在无磁场情况下，颗粒之间磁偶极相互作用力弱；有磁场情况下，发生涡旋-洋葱态的磁化反转，产生较大的磁滞。上述特征保证涡旋磁氧化铁不仅可形成稳定磁溶胶，还具有较传统超顺磁氧化铁高一个数量级的磁热效率（大于3000 W/g）。该研究团队将这种具有特殊磁畴结构的纳米颗粒表面修饰含羧基小分子，与具有自愈合和自适形性质的壳聚糖-聚乙二醇衍生物水凝胶有机复合构建了自适应磁性水凝胶。在同等升温性能下，涡旋磁氧化铁较超顺磁氧化铁掺杂量降低了~17倍，显著减小了纳米材料添加对凝胶本身性质的影响，保留了水凝胶的可注射性、自愈性、自适形性以及肿瘤微环境响应的药物释放性能。小鼠体内降解实验表明：涡旋磁水凝胶在体内14天后的残留体积为初始体积的53.5%，且未引起小鼠局部炎症反应，具有良好的生物安全性。此外，该磁性水凝胶不会在磁热条件下产生药物“突释”，可实现长期、持续的缓释给药。乳腺癌术后小鼠植入模型试验结果说明，自适应磁性水凝胶介导的协同热化疗可选择性杀伤残留肿瘤细胞，有效抑制乳腺癌术后的局部复发和转移。该研究工作表明，纳米材料不仅能赋予水凝胶新功能，也能带来的许多副作用。通过合理设计消除“短板”，可望显著改善这一类功能水凝胶的应用性能。