什么是磁性纳米颗粒？有哪些应用进展？

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本文介绍磁性纳米颗粒在医疗领域的最新研究，包括用于中风诊断的Fe3O4纳米探针、监测骨关节炎修复的磁性水凝胶支架，及肾脏可清除的肿瘤成像纳米探针，并总结不同Fe3O4产品的特点及定制服务。

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磁性纳米粒子是指粒度在1-100nm之间的具有磁性的粒子，既具有纳米材料所特有的性质，如粒径小、生物相容性好，又具有磁响应性及超顺磁性，可以在恒定磁场下聚集和定位，以及在交变磁场下吸收电磁波而产热。本期小丰整理了3篇磁性纳米颗粒的研究进展，一起看下~

Small ：四氧化三铁探针用于高分辨磁敏感加权成像

精确造影侧支循环和缺血半影对诊断和治疗急性缺血性中风（AIS）至关重要。遗憾的是，目前缺乏高灵敏度和高分辨率的活体成像技术来满足这一要求。2024年，Small 报道研究人员首次发展了一种对比度增强的磁敏感加权成像（CE-SWI）技术，有望满足高精度造影需求。

该技术使用了右旋糖酐修饰的 Fe3O4 纳米颗粒（Fe3O4@Dextran NPs），可在 9.4 T 下高灵敏度、高分辨率地造影 AIS。

研究人员在室温下通过简单的共沉淀法合成了Fe3O4@Dextran纳米颗粒，其具有尺寸小（流体力学尺寸为 25.8 nm）、溶解性好、横向弛豫度（r₂）高（9.4 T 下r₂达到51.3 mM^-1s^-1）、生物相容性好等优点。Fe3O4@Dextran 纳米颗粒增强的 SWI 可在 9.4 T MR 扫描仪下轻松突出显示脑血管，对比度显著提高，分辨率达 0.1 毫米，从而可在大脑中动脉闭塞（MCAO）大鼠模型中清晰地识别出侧支循环的空间。此外，Fe3O4@Dextran NPs 增强的 SWI 通过与其他多模态磁共振序列的匹配分析，有助于精确描绘 AIS 后的缺血核心、侧支和缺血半影。该项研究的 Fe3O4@Dextran 纳米颗粒增强 SWI 为中风患者的个体化特征描述和个人精确治疗提供了一种高灵敏度和高分辨率的成像工具。

文献名称：A Minimalist Iron Oxide Nanoprobe for the High‐Resolution Depiction of Stroke by Susceptibility‐Weighted Imaging

Advanced Materials：超顺磁性复合水凝胶支架，用于骨关节炎再生的可体内动态监测

骨关节炎（OA）是一种普遍的疾病，其初期特征是软骨下骨折，目前尚无精确且特定的治疗方法。2024年，Advanced Materials报道研究人员通过光聚合修饰的透明质酸（GMHA）作为基质，在羟基磷灰石基的中空多孔磁性微球(HAp-Fe3O4)存在下，合成了一种新型多功能支架，有望解决这个问题。

内软骨下骨修复结果表明，该支架的精心设计具有最适合软骨下骨修复的属性，支架内磁性微球的多孔结构促进了装载的外源性血管内皮生长因子（VEGF）的有效传输，组装在微球中的Fe3O4纳米粒子促进骨髓间充质干细胞的成骨分化，并加速新骨生成。这些特性使支架展现出良好的软骨下骨修复特性，并获得了高软骨修复评分。治疗结果证明，软骨下骨支撑显著影响了上层软骨修复过程。此外，磁共振成像监测显示，Fe3O4纳米粒子在软骨下缺陷修复过程中逐渐被新骨所替代，允许无创且无辐射的评估，以跟踪OA修复过程中新生骨的发展。这种水凝胶支架通过其磁性成像效应实现了软骨下骨和软骨的长期体内跟踪，满足了临床需求。经过进一步的研究和改进，有望用于临床应用。

文献名称：A Superparamagnetic Composite Hydrogel Scaffold as In Vivo Dynamic Monitorable Theranostic Platform for Osteoarthritis Regeneration

Journal of Nanobiotechnology：表面配体调节的肾脏可清除磁性纳米颗粒用于肿瘤成像

功能性无机纳米粒子的清除动力学一般比较缓慢，因而会引起体内应用的潜在生物安全问题。无机纳米粒子可能的消除途径其中一个是肾脏清除，但肾脏清除效果很大程度上取决于给定粒子的表面物理化学性质，而不是其大小和形状。

2024年， Journal of Nanobiotechnology报道研究人员设计并成功利用三种带有双膦酸酯基团但另一端带有不同端基（即阴离子、阳离子和两性离子基团）的小分子配体包覆超小 Fe3O4 纳米粒子，研究了表面配体调节的超小纳米粒子的肾脏清除行为。

系统研究表明，用这些表面配体修饰的超小Fe3O4纳米粒子不仅具有足够小的流体动力学尺寸，使其能够通过肾脏清除，而且还表现出优异的T1/T2 MRI对比增强性能。结合膀胱 MRI 和通过 ICP-OES 测定的尿液 Fe 含量，研究人员发现两性离子配体包覆的 Fe3O4 纳米粒子 (Fe3O4@DMSA) 表现出优异的肾脏清除率，这是因为其被 RES 吸收减少。借助亲水配体的二磷酸盐锚定基团，Fe3O4@DMSA 已成功用 99mTc 标记，从而实现高效肾脏可清除的 MRI/SPECT 双模态成像纳米探针。值得注意的是，这种纳米探针在 4T1 异种移植肿瘤小鼠模型中显示出令人满意的成像能力。此外，研究人员还通过安全性评估实验对 Fe3O4@DMSA 的生物相容性进行了体外和体内评估。该项研究为构建可用于精确疾病诊断的肾脏可清除的纳米粒子提供了一种简单而有效的策略。