磁场与肿瘤转移研究进展
发布时间：2021-07-23 12:52
目前已有多项关于稳态磁场以及基于永磁铁的低频旋转磁场（旋磁）对人体细胞和实验动物的研究,显示其在抑制肿瘤生长方面具有一定的作用。而肿瘤转移是肿瘤病人死亡的主要原因之一,针对肿瘤转移的相关研究是医学领域的一大热点。目前已有一些研究显示磁场本身可以影响肿瘤细胞的侵袭和迁移,以及肿瘤的体内转移。此外,利用纳米技术,将不同参数的磁场与纳米材料联合应用于肿瘤的磁靶向和磁热等,也在肿瘤转移抑制和肿瘤细胞的富集等方面产生了突破性进展。对现有文献中有关稳态和非稳态磁场对肿瘤细胞的侵袭、迁移和肿瘤体内转移,以及磁场与纳米颗粒联合应用于肿瘤转移相关研究数据进行总结、分析和比较,包括磁场参数、处理方式、细胞类型和磁场处理导致的细胞和肿瘤转移变化等。研究不仅有助于人们进一步了解日常生活中所接触到的磁场对生物体的影响,也有助于研究者对磁场参数进行优化,从而为推动未来将磁场单独使用或联合纳米技术应用于肿瘤治疗奠定基础。
【文章来源】：生物学杂志. 2020,37(02)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图1 两种不同的加磁方式
随着近年来科技的进步和医学的发展,研究人员提出了多种新型肿瘤靶向和癌症治疗方法,例如基于纳米技术的肿瘤相关研究发展十分迅速,目前已有多项研究发现稳态磁场与纳米颗粒联合应用于肿瘤治疗可以有效抑制肿瘤转移 (表2),其原理大多集中在利用梯度稳态磁场来将磁性纳米颗粒定位于肿瘤所在部位,从而进行“靶向治疗”[36-37](图2)。其中具有代表性的一项工作是研究者对雌性Balb/c小鼠右后足垫注射4T1小鼠乳腺癌细胞后,在其原发性肿瘤位置注射磁性纳米颗粒,并在其附近的前哨淋巴结部位附着0.3 T的磁体,发现磁性纳米颗粒可以主动穿过淋巴系统并积聚在前哨淋巴结中,然后用808 nm近红外激光进行处理,使磁性纳米粒子有效升温,从而消融原发性肿瘤和SLN(前哨淋巴结),有效地抑制了淋巴结转移并显著延长动物存活时间[38]。研究人员发现采用30 mT的稳态磁场与MNC(磁敏感复合纳米颗粒)联合作用,对Lewis肺癌细胞以及Lewis肺癌小鼠表现出了更强的抗肿瘤和抗转移效果[39]。表2 磁场联合磁性纳米材料对肿瘤转移的影响Table 2 The combination of magnetic fields with magnetic nanomaterials on tumor metastasis 磁场类型 细胞系/样本 磁性纳米材料类型 磁场参数 处理时间 对肿瘤转移影响 文献 稳态磁场 小鼠乳腺癌细胞4T1+Balb/c小鼠 IONC@Au-PEG磁性纳米颗粒 0.3 T 2 h/d 抑制 [38] Lewis肺癌细胞+C57BL/6雄性小鼠 包含纳米粒子Fe3O4和DOXO的磁敏感复合纳米粒子 30 mT 15 h/d, 11 d 抑制 [39] 乳腺癌细胞4T1+Balb/c小鼠 铁微粒组成的磁流变液 0.4 T 5 d 抑制 [41] 黑色素瘤细胞B16-F10+SCID鼠 磁性阳离子脂质体 1.2 T 1 h 抑制 [42] 非稳态磁场 交变磁场 人乳腺癌细胞MCF-7 载药磁性纳米颗粒DCZ-NPs 3.35 T, 464 kHz 1 h 抑制 [46] 交变磁场 胶质母细胞瘤;前列腺癌 磁流体 0～15 kA/m, 100 kHz - 抑制 [47] 交变磁场 舌癌细胞VX7+日本白兔 磁性脂质体 384 Oe, 118 kHz 40 min 抑制 [48] 交变磁场 转移性骨肿瘤患者 含有粉末状Fe3O4的磷酸钙粘固剂 4 kW, 1.5 MHz 15 min/d, 10 d 抑制 [50]
此外,在2011年就有人提出了一种使用磁流体模拟微重力治疗肿瘤的新方法,该方法是通过外加磁场将静脉注射或直接注射的磁流体导航至肿瘤所在位置,然后在外部均匀磁场的作用下产生精准的局部微重力环境,从而抑制癌细胞的生长和侵袭[40]。在荷有原位4T1乳腺癌的Balb/c小鼠中,通过对小鼠瘤内注射由铁微粒组成的磁流变液,然后局部施加0.4 T稳态磁场,导致磁流变液立即聚结,肿瘤细胞死亡、原发性肿瘤生长缓慢并且肿瘤的转移和侵袭受到了抑制[41]。Dandamudi等人研究了外加磁场与带有磁性的阳离子脂质体联合在肿瘤治疗中的应用,发现外部施加磁场显著提高了药物的靶向性及抗肿瘤效果,并且减少了优先转移部位肿瘤结节的存在[42]。此外,人们还可以利用稳态磁场来富集磁性纳米材料标记的循环肿瘤细胞,从而实现肿瘤细胞的靶向提取(图3)。Scarberry等人利用一种可以靶向卵巢癌细胞表达EphA2受体的磁性纳米颗粒,在磁场的作用下实现了肿瘤细胞的靶向提取,并且成功地从卵巢癌小鼠腹腔和循环系统中清除转移的肿瘤细胞,延长了小鼠寿命[43]。Galanzha等人通过磁场和磁性纳米颗粒捕获小鼠血液中的循环肿瘤细胞,以快速进行光声检测[44]。研究人员也使用了对肿瘤细胞表面受体具有选择性的配体功能化的磁性纳米颗粒,联合磁场,采用磁过滤去除磁性颗粒-肿瘤细胞偶联物的方法,延长了腹腔注射卵巢癌细胞小鼠的寿命[45]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]医药磁性氧化铁纳米材料的研究和发展[J]. 孙剑飞,张宇,杨芳,马明,熊非,顾宁. 科学通报. 2019(08)
[2]中等强度极低频旋转磁场的生物学效应[J]. 冯爽,纪新苗,张欣. 中国细胞生物学学报. 2018(03)
[3]稳态磁场抑制肿瘤细胞生长机制[J]. 张欣. 物理. 2017(07)
博士论文
[1]强恒磁场对人肝癌增殖和转移侵袭抑制影响的初步研究[D]. 王晓阳.第二军医大学 2005
本文编号：3299325
【文章来源】：生物学杂志. 2020,37(02)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图1 两种不同的加磁方式
随着近年来科技的进步和医学的发展,研究人员提出了多种新型肿瘤靶向和癌症治疗方法,例如基于纳米技术的肿瘤相关研究发展十分迅速,目前已有多项研究发现稳态磁场与纳米颗粒联合应用于肿瘤治疗可以有效抑制肿瘤转移 (表2),其原理大多集中在利用梯度稳态磁场来将磁性纳米颗粒定位于肿瘤所在部位,从而进行“靶向治疗”[36-37](图2)。其中具有代表性的一项工作是研究者对雌性Balb/c小鼠右后足垫注射4T1小鼠乳腺癌细胞后,在其原发性肿瘤位置注射磁性纳米颗粒,并在其附近的前哨淋巴结部位附着0.3 T的磁体,发现磁性纳米颗粒可以主动穿过淋巴系统并积聚在前哨淋巴结中,然后用808 nm近红外激光进行处理,使磁性纳米粒子有效升温,从而消融原发性肿瘤和SLN(前哨淋巴结),有效地抑制了淋巴结转移并显著延长动物存活时间[38]。研究人员发现采用30 mT的稳态磁场与MNC(磁敏感复合纳米颗粒)联合作用,对Lewis肺癌细胞以及Lewis肺癌小鼠表现出了更强的抗肿瘤和抗转移效果[39]。表2 磁场联合磁性纳米材料对肿瘤转移的影响Table 2 The combination of magnetic fields with magnetic nanomaterials on tumor metastasis 磁场类型 细胞系/样本 磁性纳米材料类型 磁场参数 处理时间 对肿瘤转移影响 文献 稳态磁场 小鼠乳腺癌细胞4T1+Balb/c小鼠 IONC@Au-PEG磁性纳米颗粒 0.3 T 2 h/d 抑制 [38] Lewis肺癌细胞+C57BL/6雄性小鼠 包含纳米粒子Fe3O4和DOXO的磁敏感复合纳米粒子 30 mT 15 h/d, 11 d 抑制 [39] 乳腺癌细胞4T1+Balb/c小鼠 铁微粒组成的磁流变液 0.4 T 5 d 抑制 [41] 黑色素瘤细胞B16-F10+SCID鼠 磁性阳离子脂质体 1.2 T 1 h 抑制 [42] 非稳态磁场 交变磁场 人乳腺癌细胞MCF-7 载药磁性纳米颗粒DCZ-NPs 3.35 T, 464 kHz 1 h 抑制 [46] 交变磁场 胶质母细胞瘤;前列腺癌 磁流体 0～15 kA/m, 100 kHz - 抑制 [47] 交变磁场 舌癌细胞VX7+日本白兔 磁性脂质体 384 Oe, 118 kHz 40 min 抑制 [48] 交变磁场 转移性骨肿瘤患者 含有粉末状Fe3O4的磷酸钙粘固剂 4 kW, 1.5 MHz 15 min/d, 10 d 抑制 [50]
此外,在2011年就有人提出了一种使用磁流体模拟微重力治疗肿瘤的新方法,该方法是通过外加磁场将静脉注射或直接注射的磁流体导航至肿瘤所在位置,然后在外部均匀磁场的作用下产生精准的局部微重力环境,从而抑制癌细胞的生长和侵袭[40]。在荷有原位4T1乳腺癌的Balb/c小鼠中,通过对小鼠瘤内注射由铁微粒组成的磁流变液,然后局部施加0.4 T稳态磁场,导致磁流变液立即聚结,肿瘤细胞死亡、原发性肿瘤生长缓慢并且肿瘤的转移和侵袭受到了抑制[41]。Dandamudi等人研究了外加磁场与带有磁性的阳离子脂质体联合在肿瘤治疗中的应用,发现外部施加磁场显著提高了药物的靶向性及抗肿瘤效果,并且减少了优先转移部位肿瘤结节的存在[42]。此外,人们还可以利用稳态磁场来富集磁性纳米材料标记的循环肿瘤细胞,从而实现肿瘤细胞的靶向提取(图3)。Scarberry等人利用一种可以靶向卵巢癌细胞表达EphA2受体的磁性纳米颗粒,在磁场的作用下实现了肿瘤细胞的靶向提取,并且成功地从卵巢癌小鼠腹腔和循环系统中清除转移的肿瘤细胞,延长了小鼠寿命[43]。Galanzha等人通过磁场和磁性纳米颗粒捕获小鼠血液中的循环肿瘤细胞,以快速进行光声检测[44]。研究人员也使用了对肿瘤细胞表面受体具有选择性的配体功能化的磁性纳米颗粒,联合磁场,采用磁过滤去除磁性颗粒-肿瘤细胞偶联物的方法,延长了腹腔注射卵巢癌细胞小鼠的寿命[45]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]医药磁性氧化铁纳米材料的研究和发展[J]. 孙剑飞,张宇,杨芳,马明,熊非,顾宁. 科学通报. 2019(08)
[2]中等强度极低频旋转磁场的生物学效应[J]. 冯爽,纪新苗,张欣. 中国细胞生物学学报. 2018(03)
[3]稳态磁场抑制肿瘤细胞生长机制[J]. 张欣. 物理. 2017(07)
博士论文
[1]强恒磁场对人肝癌增殖和转移侵袭抑制影响的初步研究[D]. 王晓阳.第二军医大学 2005
本文编号：3299325
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