综述:癌症纳米医学中的磁性纳米颗粒:在靶向治疗、热疗和诊疗一体化方面的进展

《International Journal of Pharmaceutics》:Magnetic nanoparticles in cancer nanomedicine: advances in targeting, hyperthermia, and theranostics

【字体: 时间:2025年12月17日 来源:International Journal of Pharmaceutics 5.2

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  Cancer治疗中磁纳米颗粒(MNPs)的多功能应用及创新疗法研究,包括磁热疗、靶向药物递送、光热治疗协同作用,以及MNPs在诊断与治疗一体化( theranostics)中的优势。摘要:MNPs通过磁引导、热疗效应和光热协同实现精准肿瘤治疗,克服传统疗法毒性和靶向性不足问题,并整合MRI追踪和药物释放功能。分隔符:

  
里沙布·阿加瓦尔(Rishabh Aggarwal)| 阿米特·马加尔(Amit Magar)| 丹增·策林·东萨尔(Tenzin Tsering Dongsar)| 丹增·索南·东萨尔(Tenzin Sonam Dongsar)| 穆罕默德·阿里·阿卜杜拉·阿尔莫亚德(Mohammad Ali Abdullah Almoyad)| 莎德玛·瓦哈布(Shadma Wahab)| 康文高(Khang Wen Goh)| 普拉尚特·凯沙瓦尼(Prashant Kesharwani)
印度新德里110062,贾米亚·哈姆达德(Jamia Hamdard)药学院与药学教育研究系,药剂学系

摘要

癌症仍然是全球主要的死亡原因之一,部分原因是传统疗法(如化疗和放疗)的局限性,这些疗法往往缺乏肿瘤特异性并会引起全身毒性。磁性纳米粒子(MNPs)作为一种多功能载体,通过提供定向药物输送、热消融和整合的治疗诊断功能来克服这些障碍。它们的纳米级尺寸和可调表面化学性质使得药物装载效率极高,而其超顺磁核心则能够在外部磁场下实现空间导向,并通过局部加热诱导癌细胞凋亡。当与光响应剂结合使用时,MNPs还能进一步增强光热和光动力疗法的协同效果。此外,磁共振造影剂和荧光标记的整合使得可以无创地追踪纳米粒子的生物分布和治疗反应。最近在MNPs设计方面的进展包括提高了胶体稳定性、刺激触发药物释放以及在不同癌症模型中的受体介导靶向能力。本综述重点介绍了基于MNPs的癌症靶向和热疗的最新进展,展示了如何通过整合磁性、热性和光学功能来进一步提升精准肿瘤治疗的水平。

引言

癌症仍然是全球最严重的健康挑战之一,是全球主要的死亡原因之一(Fernandes等人,2023年;Khandal等人,2025年)。尽管手术、化疗、放疗和免疫疗法等传统治疗方法取得了进展,但这些方法常常会损害健康组织并伴有全身毒性(Alle和Adnan,2023年;Kamrani等人,2023年;Verma等人,2025年)。此外,早期诊断和精准靶向治疗对于取得成功的治疗结果至关重要,但目前这些技术仍在发展中,尚未在标准治疗方案中得到充分应用。为了克服这些局限性,纳米技术已成为肿瘤学领域的变革性策略。科学家们利用与生物分子大小相当的纳米材料,开发出了能够以前所未有的精度检测、监测和治疗癌症的多功能平台(Fernandes等人,2023年;Rad等人,2024年)。这些纳米级平台不仅能够实现肿瘤生理的早期检测和实时监测,还能实现高度精确的治疗药物输送和联合疗法,其副作用远低于传统方法(Dongsar等人,2023b年;Handa等人,2022年;Misra等人,2010年)。通过克服生理障碍和提高生物利用度,纳米技术促进了预测分析、预防策略和个性化干预的发展。多种纳米材料,如脂质体、磁性纳米粒子、贵金属纳米粒子、聚合物纳米粒子、量子点和碳基纳米结构,已成为有效治疗各种癌症的有希望的工具(Albulet等人,2017年;Sonam Dongsar等人,2023年)。其中,磁性纳米粒子(MNPs)因其独特性能而占据重要地位(Dongsar等人,2023a年)。它们不仅可以将多柔比星、甲氨蝶呤或紫杉醇等化疗药物直接输送到肿瘤部位,还能对外部磁场或光信号作出响应,从而实现多模式治疗干预(German等人,2015年;Lu等人,2007年)(图1)。最有前景的纳米治疗技术之一是磁热疗法(MHT)(Szwed和Marczak,2024年),该技术利用MNPs与交变磁场(AMF)结合,在肿瘤组织内产生局部加热(Dennis和Ivkov,2013年;Kallumadil等人,2009年)。当MNPs通过血液循环或直接注射在肿瘤中积累后,暴露于AMF下会使其温度升高至43°C至46°C(Liu等人,2020年)。这种局部升温可触发癌细胞凋亡,同时不会损伤周围的健康细胞(Beik等人,2016年),从而克服了传统热疗常导致的非特异性组织损伤(Andreozzi等人,2025年)。值得注意的是,MHT已在欧洲获得监管批准,并在前列腺癌和胰腺癌等深层肿瘤的治疗中显示出临床疗效(Qian等人,2020年)。除了产生热量外,MNPs还提供了一个高度多功能的“治疗诊断”平台(Dongsar等人,2025年;da Rocha等人,2025年)(图2)。它们的超顺磁和铁磁性质允许通过外部磁场进行精确操控,而高表面积与体积比则便于与药物、靶向配体及成像剂结合(Avasthi等人,2020年)。这使得可以通过MRI实现实时追踪、靶向药物释放以及光热或光动力效应的协同作用,所有这些功能都集成在一个纳米平台上(Shobhana等人,2024a年)。在本综述中,我们探讨了基于MNPs的癌症治疗策略的最新进展,包括磁性导向、可控药物输送、热消融和联合光热模式。我们研究了如何通过整合磁性、热性和光响应功能来优化肿瘤特异性和治疗效果,为下一代癌症治疗诊断技术铺平道路(表1)。

部分摘录

以热疗为重点的策略

癌症仍然是一个重大的全球健康挑战,这促使人们开发出利用磁性纳米粒子(MNPs)作为多功能载体的靶向癌症治疗策略。这些方法根据所施加的外部场类型,采用不同的但互补的物理机制。在交变磁场(AMF)的作用下,MNPs通过奈尔松弛(Néel relaxation)和布朗运动松弛(Brownian relaxation)将磁能转化为热能,从而实现局部加热

整合的治疗诊断平台

将诊断成像和治疗干预整合到一个平台中的治疗诊断概念在癌症治疗中引起了广泛关注(Ding等人,2025年;Farinha等人,2021年)。由于MNPs具有天然的磁响应性、超顺磁性质和表面工程的可调节性,它们被广泛用于这一目的(Baki等人,2021年;Ding等人,2021年)。这些平台不仅能够实现靶向药物输送

结论

磁性纳米粒子(MNPs)已经确立了自己在精准肿瘤学中的重要地位,提供了包括磁热疗法、靶向药物输送和整合治疗诊断在内的多种功能,共同克服了传统癌症疗法的局限性。在以热疗为重点的研究中,研究人员改进了MNPs的组成(如氧化铁、镧锶锰酸盐、核壳Fe/MgO系统)并优化了磁场条件

CRediT作者贡献声明

里沙布·阿加瓦尔(Rishabh Aggarwal):撰写——初稿。 阿米特·马加尔(Amit Magar):撰写——初稿。 丹增·策林·东萨尔(Tenzin Tsering Dongsar):撰写——初稿。 丹增·索南·东萨尔(Tenzin Sonam Dongsar):撰写——初稿。 穆罕默德·阿里·阿卜杜拉·阿尔莫亚德(Mohammad Ali Abdullah Almoyad):撰写——审稿与编辑。 莎德玛·瓦哈布(Shadma Wahab):撰写——审稿与编辑。 康文高(Khang Wen Goh):撰写——审稿与编辑。 普拉尚特·凯沙瓦尼(Prashant Kesharwani):撰写——审稿与编辑,监督,概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

作者感谢国王哈立德大学科学研究院通过大型研究项目(项目编号:RGP.2/264/45)资助了这项工作。
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