锰三氧化二铁与磁铁矿纳米复合材料协同增强磁热疗效率的研究及其对A-549细胞的体外效应

本研究针对肺癌治疗中磁热疗(MHT)效率不足的问题，通过共沉淀-固相合成法制备不同Mn2 O3 含量(10-40 wt%)的Mn2 O3 /Fe3 O4 纳米复合材料。研究发现10 wt%组展现最高比吸收率(346 W/g)和优异选择性(IC50 =30 μg/mL)，为肺癌靶向治疗提供新型诊疗一体化材料。

　　

癌症治疗领域长期面临传统疗法副作用大、靶向性差的挑战，其中肺癌作为全球年新增1900万病例的高发恶性肿瘤，亟需更精准的治疗手段。磁热疗(Magnetic Hyperthermia Therapy, MHT)通过磁性纳米颗粒在交变磁场下产热的特性，为癌症治疗提供了新思路，但现有材料存在加热效率不足、生物相容性受限等问题。在此背景下，研究人员探索了锰三氧化二铁(Mn₂
O₃
)与磁铁矿(Fe₃
O₄
)纳米复合材料的协同效应，相关成果发表于《Materials Science and Engineering: B》。

研究团队采用共沉淀法结合固相合成技术，制备了Mn₂
O₃
含量梯度(10-40 wt%)的纳米复合材料。通过X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)表征结构，振动样品磁强计(VSM)分析磁性，并选用A-549肺腺癌细胞进行体外实验评估治疗效能。

【X-ray diffraction】部分显示，复合材料保持立方晶系结构，Fe₃
O₄
为Fd-3m空间群，Mn₂
O₃
为Ia-3空间群。晶格参数分析证实界面效应促进晶体生长，晶粒尺寸13-38 nm，10 wt%组晶格畸变最小。

【Magnetic measurements】表明材料呈现超顺磁性(Superparamagnetism)，低矫顽力特性确保磁场撤除后无残留磁性。Mn₂
O₃
的加入增强了Fe²⁺
/Fe³⁺
离子间的磁耦合作用，10 wt%组展现出最优磁热转换性能。

【Induction heating analysis】测得10 wt% Mn₂
O₃
组比吸收率(Specific Absorption Rate, SAR)达346 W/g，显著高于纯Fe₃
O₄
纳米颗粒。这种增强源于Mn³⁺
离子的高自旋态与Fe₃
O₄
超顺磁性的协同作用。

【Dose–response analysis】显示10 wt%组对A-549细胞的半数抑制浓度(IC₅₀
)为30 μg/mL，选择性指数达2.01，表明其可特异性诱导癌细胞凋亡而减少对正常细胞的损伤。

结论部分指出，Mn₂
O₃
/Fe₃
O₄
纳米复合材料通过组分优化实现了磁靶向与热疗的协同增强。10 wt% Mn₂
O₃
组兼具高SAR值和良好生物相容性，其磁热转换机制主要来源于：Fe₃
O₄
的超顺磁性确保精准靶向，Mn₂
O₃
的电磁能量转换特性提升热效率。该研究为开发新一代肺癌诊疗一体化制剂提供了重要理论依据和实践方案。

讨论中强调，相比传统单一组分材料，这种复合系统首次实现了磁靶向(Fe₃
O₄
)与热增强(Mn₂
O₃
)的功能集成。未来研究可进一步探索表面功能化修饰以提升肿瘤富集效率，或结合影像导航技术实现治疗可视化。由Nandhini Ganeshamoorthy、Sriram Jeyaram等完成的研究，为磁性纳米材料在肿瘤精准治疗中的应用开辟了新途径。