通过使用外部磁性装置将光敏治疗纳米颗粒散布到肿瘤内部，研究人员能够显著减缓肿瘤的生长。这项研究由宾夕法尼亚大学的生物工程师团队进行，他们在三阴性乳腺癌的小鼠模型中测试了这种方法。
许多药物和治疗方法在杀死癌细胞方面非常有效，但由于组织内的物理屏障，它们往往难以深入实体瘤。然而，在最近发表于《ACS Nano》的一项研究中，研究人员可能找到了一种方法来克服这一问题。
宾夕法尼亚大学的生物工程师团队使用外部磁性装置，将具有磁性核心的治疗纳米颗粒拉入肿瘤深处。在三阴性乳腺癌的小鼠模型中，研究人员发现，通过这种方法处理的纳米颗粒比未暴露于磁场中的纳米颗粒更有效地减缓了肿瘤生长。
“这些结果令人鼓舞，特别是因为三阴性乳腺癌目前没有很多有效的治疗方法，”美国国立生物医学成像与生物工程研究所（NIBIB）应用科学与技术部的科学项目管理人Tatjana Atanasijevic博士说。“这些磁性颗粒不仅是优秀的药物载体和成像工具，现在还能突破之前看似无法穿透的物理屏障。”
化疗和其他常见的癌症治疗方法会不分青红皂白地攻击快速分裂的细胞，有时会导致健康组织出现严重的副作用。长期以来，癌症研究人员的目标之一是开发出专门针对肿瘤的策略。
其中一种策略利用了肿瘤内异常形成的血管的渗漏性。研究人员可以使用纳米材料将药物包裹起来，这些包裹物足够大，不会进入血管完整的健康组织，但又足够小，可以通过肿瘤血管中的间隙进入肿瘤组织。
然而，尽管这些药物载体可以进入肿瘤组织，但通常无法深入。
“采用这种方法，你可以防止一些正常组织吸收药物，但挑战在于纳米颗粒比单独的药物要大得多，因此它们不能深入肿瘤，而是停留在血管周围，”宾夕法尼亚大学生物工程教授Andrew Tsourkas博士说，他是该研究的共同主要作者。
为了帮助将治疗药物更深入地送入肿瘤内部密集的组织，Tsourkas和他的同事尝试利用磁力的作用，这在临床上已经常规使用。通过这种方法，纳米颗粒会从肿瘤血管的间隙被动泄漏出来，然后磁场可以将它们更均匀地分散在整个肿瘤中。
在之前的研究中，研究人员设计了一个双磁铁系统，将磁性氧化铁纳米颗粒更深地拉入小鼠的肿瘤中。他们通过这种方法取得了一些进展，推动了颗粒进一步深入，但整个过程需要八小时的磁场暴露，而且由于系统只能在一个方向上拉动，大部分肿瘤仍然未被触及。
基于这一研究，团队构建了一个圆柱形的八磁铁系统——类似于一个小型磁共振成像（MRI）机器——可以产生更强的磁场，从其开口中心向外施加拉力。他们希望了解该设备是否能实现更好的颗粒渗透并摧毁更多的肿瘤细胞。
作者们将磁性纳米颗粒簇涂覆了一种名为氯化e6（Ce6）的化学物质，这种物质在特定光照射下会产生有毒的自由基分子，从而对附近的细胞造成伤害。
研究人员通过静脉注射将这些涂覆了Ce6的纳米颗粒簇注入携带腹部表面三阴性乳腺肿瘤的小鼠体内，然后将小鼠的腹部放入他们的磁性装置中。三小时后，团队使用MRI确认这些具有磁性的颗粒在肿瘤中积累和扩散的程度远大于未施加磁场的一组。
随后，研究人员通过小鼠皮肤向乳腺肿瘤照射红色激光，激活Ce6涂层。
作为对照，另一组小鼠接受了之前开发的双磁铁装置治疗，而另外一组则未暴露于任何磁场。
作者跟踪了16天内肿瘤的生长情况，并在实验结束时将肿瘤置于显微镜下寻找颗粒。他们报告称，使用新系统的肿瘤中颗粒含量是使用先前装置处理的肿瘤的3.7倍，且深入程度达到了3.5倍，最终显著减缓了肿瘤的生长速度。
在实现了改善肿瘤内治疗覆盖的目标后，研究人员正在努力了解是否可以通过构建更适合人类使用的更大版本的磁性系统来维持或提高性能。
该团队还计划解决其他临床挑战，例如身体内的物理屏障使药物难以到达目标。其中一个应用可能是利用该技术将治疗药物通过软骨输送，以治疗骨关节炎。
“从癌症到关节疾病再到各种肺病，许多情况下都存在药物渗透不良的问题。我们设想有一天这项技术可以广泛应用于这些问题，”Tsourkas说。
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