磁性Fe3O4@壳聚糖纳米复合材料的生物医学性能增强：合成方法对热疗与化疗应用的比较研究

为解决磁性纳米材料在癌症治疗中稳定性与生物相容性不足的问题，研究人员通过对比in-situ（原位）和ex-situ（异位）合成方法，制备了Fe3O4@壳聚糖（CS）纳米复合材料。研究发现，in-situ法合成的材料具有更强的细胞毒性（10 μg/mL即可使EAC细胞存活率降低40%），而ex-situ法材料则表现出更高的磁饱和强度（28 emu/g）和热疗温度（43.5°C）。该研究为靶向癌症治疗提供了材料设计新策略，成果发表于《JCIS Open》。

　　

癌症治疗领域长期面临两大挑战：如何精准杀伤肿瘤细胞，同时减少对正常组织的损伤。磁性纳米材料因其独特的磁响应性和可控性成为研究热点，但裸Fe₃O₄纳米颗粒易聚集、生物相容性差，限制了临床应用。壳聚糖（CS）作为天然多糖，既能改善材料稳定性，又具备抗癌活性，但其与Fe₃O₄的结合方式对性能的影响尚不明确。为此，国内研究团队系统比较了两种合成方法对Fe₃O₄@CS纳米复合材料性能的影响，相关成果发表在《JCIS Open》上。

研究采用FTIR（傅里叶变换红外光谱）、XRD（X射线衍射）、TEM（透射电镜）和VSM（振动样品磁强计）表征材料结构，通过体外细胞实验评估对Ehrlich腹水癌（EAC）细胞的毒性，并测试交替磁场下的升温性能。EAC细胞来源于小鼠腹水穿刺样本，通过台盼蓝染色法量化细胞存活率。

3.1 材料表征
TEM显示in-situ法合成的Fe₃O₄粒径更小（15-20 nm），且壳聚糖均匀包覆；而ex-situ法产物存在明显团聚。FTIR证实in-situ法中Fe³⁺与壳聚糖的-OH/-NH₂形成配位键，相互作用更强。VSM检测发现ex-situ样品磁饱和强度更高（28 vs 18.33 emu/g），但所有材料均保持超顺磁性。

3.2 细胞毒性
In-situ材料In-Fe₃O₄@CS1在10 μg/mL浓度下即杀伤40% EAC细胞，LC₅₀为60 μg/mL，归因于壳聚糖正电荷与癌细胞膜的静电作用。而ex-situ材料需更高浓度（20 μg/mL）才显现毒性，但会引起细胞收缩和粘连。

3.3 热疗效应
在198 kHz交变磁场中，裸Fe₃O₄升温最高（50.6°C），ex-situ材料Ex-Fe₃O₄@CS1达43.5°C（SAR值88.27 W/g），优于in-situ材料的40.1-41.4°C。升温效率与磁饱和强度呈正相关，但壳聚糖含量增加会降低SAR值。

该研究揭示合成方法可定向调控纳米材料性能：in-situ法更适合化疗药物递送（细胞毒性强），而ex-situ法更利于热疗应用（磁响应性优）。通过壳聚糖含量调节，可平衡材料的治疗效率与生物安全性，为个性化癌症治疗方案提供新材料基础。未来需进一步开展体内实验验证其生物分布与长期毒性。