用于热疗辅助骨癌治疗的磁性核壳纳米复合材料与生物活性玻璃涂层的创新研究

　　本研究针对磁性生物活性玻璃陶瓷在骨癌磁热疗应用中高生物活性与高饱和磁化强度难以平衡的挑战，开发了两种不同Si/Ca比的亚10纳米磁性纳米颗粒生物活性玻璃涂层系统。通过系统表征发现，mag-8-BG样品展现出最快的矿化动力学和最高饱和磁化强度（20.7 emu·g-1），其SAR值达343 W·g-1，且体外生物实验证实其具有良好的生物相容性和矿化潜力。该研究为肿瘤诊断、热疗和骨组织工程一体化提供了新型多功能平台。

　　

在骨癌治疗领域，特别是青少年高发的骨肉瘤治疗中，传统化疗和手术方案对转移性或复发性疾病效果有限。磁性热疗技术作为一种新兴的辅助治疗手段，通过超顺磁性纳米颗粒在交变磁场作用下产生局部热量，能有效杀灭癌细胞并增强放化疗效果。然而，该技术面临两大核心挑战：一是磁性纳米颗粒在生理环境中易聚集，影响热转换效率；二是难以同时实现高生物活性（促进骨组织再生）和高饱和磁化强度（保证热疗效果）。

针对这些挑战，研究人员在《Magnetic Medicine》发表了创新性研究，通过溶胶-凝胶法在超小磁性纳米颗粒（<10 nm）表面构建了两种不同硅钙比的生物活性玻璃（BG）涂层，系统评价了其矿化活性、磁学性能和生物相容性。

研究采用多学科交叉技术方法：通过共沉淀法合成磁性纳米颗粒，溶胶-凝胶法制备BG涂层；利用TEM、XRD、VSM、穆斯堡尔光谱等技术表征材料理化性质；通过模拟体液浸泡实验评估矿化活性；采用CellTiter-Blue?法和阿尔新红染色分别检测细胞活性和矿化能力；使用定制磁感应热疗室测量比吸收率（SAR）。

3.1 合成磁性核心纳米颗粒的表征

透射电镜显示mag和mag1样品粒径分别为7.0±0.3 nm和6.1±0.1 nm，TMAOH功能化显著改善了分散性。XRD证实样品具有磁铁矿特征晶体结构，穆斯堡尔光谱显示存在磁铁矿和磁赤铁矿相。

3.2 BG涂层磁性核壳纳米颗粒的表征

穆斯堡尔光谱在130 K和23 K下显示完全有序的磁结构，证实涂层后颗粒仍保持超顺磁性。X射线荧光分析显示mag-10样品钙含量最高，mag-8样品铁含量较高。

3.3 热处理后BG涂层磁性核壳纳米颗粒的表征

TEM显示核壳结构成功构建，但存在一定团聚现象。VSM测量表明所有样品均呈现超顺磁性，饱和磁化强度与铁含量呈正相关。mag-8-BG样品经700°C热处理后M_S从26.4降至20.7 emu·g^-1。

3.3.2 核壳纳米复合颗粒的体外矿化

ATR-FTIR显示随着浸泡时间延长，mag-8-BG在14天时出现磷酸盐和碳酸盐特征峰，表明羟基碳酸磷灰石（HCA）层形成。SEM和EDX证实随着浸泡时间延长，表面Ca、P含量增加，Si、Fe含量减少。XRD显示mag-8-BG在7天时出现HA衍射峰，早于mag-10-BG的14天。

3.4 加热能力研究

mag1样品因最佳分散性表现出最高SAR值（393 W·g^-1），mag-8-BG样品为343 W·g^-1，浓度2 mg·mL^-1即可使温度升高超过5°C，达到有效热疗阈值。

3.5 体外生物学研究

细胞毒性实验显示，mag-8-BG在25 μg·mL^-1浓度下细胞活性高于70%，但高浓度（200 μg·mL^-1）呈现剂量依赖性毒性。8-BG在所有浓度下均表现良好生物相容性。矿化实验显示，mag-8-BG在14天时矿化水平与对照组相当，但21天时矿化受到抑制，可能与纳米颗粒引起的氧化应激干扰钙信号通路有关。

研究表明，mag-8-BG复合材料成功平衡了矿化活性和磁学性能，其快速的HCA层形成能力和充分的饱和磁化强度使其成为骨癌综合治疗的理想候选材料。尽管高浓度下存在细胞毒性，且长期矿化能力有待优化，但该研究为开发兼具肿瘤治疗和骨组织再生功能的纳米平台提供了重要理论与实践依据。特别是通过调控BG组成和涂层工艺，有效缓解了磁性核心的氧化问题，为多功能生物材料设计提供了新思路。