Medical Research

纳米粒子与复杂的生物流体接触时，表面会迅速吸附蛋白质，形成一层蛋白质电晕(PC)，这个“电晕”层将会与纳米粒子紧密联系。PC富含蛋白胨，会提高单核吞噬细胞系统(MPS)对注射纳米粒子的识别和清除能力。MPS是静脉注射纳米棒遇到的第一个主要障碍，大部分注射剂量损失都是由MPS造成的。近年来颇受人们广泛关注的一种人工PC机，不仅能使纳米粒子躲避MPS的识别，还能并赋予它们特定的靶向能力，从而提高治疗效果。
近日，西北大学樊海明教授的磁性纳米实验室和纳米医学实验室团队在《Biomaterials》上在线发表了一篇题为“Magnetothermal regulation of in vivo protein corona formation on magnetic nanoparticles for improved cancer nanotherapy”文章，g该研究发现可通过一种磁热调节方法在体内调节氧化铁纳米颗粒上的蛋白冠(PC)成分，以改进癌症纳米治疗。

纳米粒子(“硬”冠)表面吸附着较高亲和力的蛋白质，是被定义为纳米粒子生物学特性的重要因素。许多证据表明，热能将会影响纳米粒子表面吸附蛋白质的能力，当提高培养温度时，硬电晕的组成和纳米粒子上蛋白质覆盖也会随之发生变化。
研究表明，通过光子刺激纳米棒产生的局部热感应将更有效地调节PC，可以见得，PC的原位热调节具有很好的应用前景。然而，光子的有限穿透深度和光毒性危害可能会阻碍这种方法在体内的进一步应用。近年来，许多科研者开始关注磁性纳米粒子的介导热感应能力。当外加交变磁场(AMF)时，由于磁滞损耗，磁性纳米粒子被不断地“加热”。磁诱导热可被广泛应用于触发重要的生物事件，如细胞离子通道的热激活，刺激神经元，药物释放的热控制，以及探测细胞功能的酶活性的远程调节。此外，生物兼容的磁性纳米粒子在临床上被广泛用作药物载体、成像剂、热疗剂和铁补充剂。

在此，研究人员首次报道了PC对IONPs的体内磁热调节。经过AMF处理后的IONPs将会形成一种PC，其调节蛋白水平降低，失调蛋白含量增加，从而帮助纳米粒子逃避MPS的识别与清理。实验结果表明，在交变磁场作用下，通过纳米颗粒介导的热感应，可以定量调节PC中主要调理素和调调素的相对含量。当PC在体内进行磁性优化时，纳米颗粒表现出延长循环和提高小鼠肿瘤递送效率的效果，分别是对照组的2.53倍和2.02倍。这导致了系统输送的纳米颗粒具有优异的热疗效果。在体内，纳米颗粒上的PC磁热调节将在生物医学中得到广泛的应用。
综上，该磁热调节方法利用氧化铁纳米粒子(IONPs)在AMF作用下产生的局域感应热能够定量地操纵氧化铁基磁性纳米棒在体内的PC组分，这对生物医学研究和临床应用都具有重要意义。

[1] Tingbing Zhang, et al. Magnetothermal regulation of in vivo protein corona formation on magnetic nanoparticles for improved cancer nanotherapy. Biomaterials. 2021. DOI : 10.1016/j.biomaterials.2021.121021.