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摘要：磁性纳米粒子具备高磁化率、超顺磁性、纳米效应等，在生物医学领域获得广泛应用。文中首先介绍了磁性纳米粒子，然后对Fe3O4磁性纳米粒子、磁性介孔硅纳米粒子、磁性空心纳米粒子在生物医学工程领域中的具体应用进行详细讨论。

关键词：生物医学工程;磁性纳米粒子;医学;应用

1 磁性纳米粒子简介

磁性纳米粒子（MNPs）是20世纪80时代发展起来的新型纳米材料，主要由磁性内核及磁性内核外的高分子聚合物/硅/羟基磷灰石壳层组成，具有高磁化率、超顺磁性等优异磁性能，以及良好的生物相容性，表面易于修饰，能够改变聚合物太阳能电池的性能，在生物医学工程的磁靶向、生物分离、药物递送等领域得到广泛应用。将聚合物基质与磁性纳米填料结合起来还可以开发出磁性纳米复合功能材料，其磁性可以更易将其进行富集和分离、定向移动定位。磁性纳米粒子在生物医学工程方面的应用主要分为体内应用与体外应用。其中，体内应用主要分为热疗磁靶向药物（targeted medicine）的治疗方面应用，以及核磁共振成像（NuclearMagentic Resonance， NMR）的诊断方面应用;在体外应用主要包含Magnetorelaxometry、磁性转染、磁性转染等。随着合成技术的不断创新与发展，目前已经生产出了多种单分散、稳定性好的磁性纳米粒子。经过修饰后的磁性纳米粒子可以在外磁场的作用将药物在最短时间内输送至预定位置，实现靶向可控药物的有效释放。

2 磁性纳米粒子在生物医学工程中的具体应用

2.1 Fe3O4磁性纳米粒子

（1）核磁共振成像

Fe3O4磁性纳米材料具有高饱和磁化强度、典型的超顺磁性和易于修饰的表面化学性质等独特的磁性能，在磁共振成像造影剂方面应用极为广泛，通过施加外部磁场，使磁场内部物质吸收辐射产生成像，在肿瘤及重大疾病早期疾病诊断中具有重要应用价值，实现肿瘤诊疗一体化。

（2）靶向药物载体

因为抗癌药物在水中的溶解性较差，因此研究者们为提升抗癌药物的利用率，大多会采用无毒载体负载药物，避免堆积体内部其他细胞产生不好影响。在这其中，研究者们发现Fe3O4磁性纳米粒子的表面积大、生物相容性较好等特性可以使其在作为抗肿瘤药物载体，通过与药物分子结合形成纳米胶囊或微球状，注射至靶向部位，从而发挥靶向载体的功能。此外，在交变磁场下，患者发病部位生热和Fe3O4磁性纳米粒子可以加快药物释放的速度，以达到治疗肿瘤的目的。

（3）蛋白质分离技术

研究者们制造了一种具有醛功能化磁性纳米粒子，能够吸附蛋白质并将其分离，通过共聚、表面改性等化学方法来获得活性基团，借助化学手段分离蛋白质。

2.2磁性介孔硅纳米粒子

（1）药物和基因传递

磁性介孔硅纳米粒子（MMSN）因其优异吸附量、高比表面积而得到了广泛的应用。通过共沉淀法制备Fe3O4，可以增加其磁性，在表面包裹SiO2层后，形成的磁性介孔硅微球可以作为载体进行药物与基因传递。相关研究人员发现通过将磁性介孔硅纳米粒子进行表面功能化修饰，可以使制备的磁性介孔硅纳米粒子用于核酸，同时可作为靶向药物传递，进行肿瘤的主动靶向治疗，推动生物医学工程的创新发展。

（2）酶固定技术

磁性介孔硅纳米粒子可以通过直接吸附法等方法获得活性基团固定化酶，从而实现吸附作用，以漆酶为例，漆酶是酶类中的一种，不会对环境造成污染，为改善其稳定性与利用效率，研究人员常使用磁性纳米粒子作为漆酶酶固定化载体，实现酶固定技术。

2.3磁性空心纳米粒子

（1）药物运输

磁性空心纳米粒子具有高磁性能、优异生物相容性、较轻质量，且内部具有空腔，可作为药物的载体，实现药物运输。由于磁性空心纳米粒子的具备空腔性能，可以极大提升药物运载量，通过修饰作用，还可以提高其释放性能，大大提高运输速率，但还存在一定的应用局限，该技术仍未完全成熟，研究者们仍在继续研发低毒性的生物载体。

（2）磁共振成像

铁是人体机能保持平衡的重要元素，但铁纳米颗粒的易氧化性使其无法应用于磁共振成像中，研究人员发现了一种λ-Fe2O3纳米颗粒，可以有效改善铁纳米颗粒的易氧化性缺点，从而应用于磁共振成像，为医者提供便利。

（3）肿瘤磁热疗

肿瘤热疗是一种通过各种不同的能量在人体组织内产生诱导热效应，加热肿瘤发病部位，以达到促进肿瘤细胞死亡的目的。常规肿瘤热疗法在43～46℃之间，不会产生任何不良反应，可与化疗和放疗联合应用。磁热疗法相对于传统的肿瘤热疗法具有毒性小、可控等优点，具有很好的应用前景，作为一种新的肿瘤物理疗法，在肿瘤纳米医学领域中占有重要地位。磁感强度热疗法是治疗癌症的一种新手段，因其特殊的特性，已被广泛用于肿瘤的治疗，在临床肿瘤治疗中具有巨大发展前景。

3 结语

纳米磁性粒子独特的磁学性质，使其能够介导外磁场产生纳米尺度物理效应，在多学科交叉研究下，磁性纳米粒子有望建立全新的诊疗模式，为疾病的治疗提供便利，提升治疗疗效。

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来源：中国医学科普网-学术交流

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