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浅谈纳闷磁性材料在医药学中的应用

摘要：论文介绍了纳米磁性材料的结构和性能，对纳米磁性材料在医药学领域的应用原理进行了详细的阐述，主要包括纳米磁性药物载体的性质，评价了其在医药学运用中的优越性。
　　 关键词：纳米；磁性材料；磁性器件；磁性药物； 靶向治疗
　　 1引言
　　 随着纳米科学技术的发展，纳米科技业已渗透到科学技术的各个方面，并发展成为包括纳米电子学、纳米生物学、纳米机械学、纳米化学和纳米材料学等一系列相关学科的学科群。磁性材料作为材料中极其重要的一部分，更是迎头赶上，与纳米科技的发展紧密结合，成为纳米材料学中的不可或缺的一部分一纳米磁性材料学。
　　 纳米磁性材料技术早在20世纪70年代就被应用于共沉制造磁性液体材。1988年，法国巴黎大学教授研究组首先在Fe/Cr纳米结构的多层膜中发现了巨磁电阻效应，引起国际上的反响。此后，美国、日本和西欧都对发展巨磁电阻材料及其在高技术中的应用投入很大的力量，兴起纳米磁性材料的开发应用热。纳米磁性材料的特性不同于常规的磁性材料，主要是与磁特性相关的物理长度恰好处于纳米量级，例如磁单畴尺寸、超顺磁磁性临界尺寸、交换作用长度等大致在1nm～100nm量级，当磁性材料结构尺寸与这个物理长度相当时，就会呈现出反常的磁学性质从纳米材料的结构特征我们可将其分为3大类：
　　 1．纳米颗粒型，如磁记录介质、共沉磁性液体、电渡吸收材料；
　　 2．纳米微晶型，如纳米微晶永磁材料、纳米、微晶软磁材料；
　　 3．磁微电子结构材料，如薄膜、颗粒膜、多层膜、隧道结等。
　　 2．纳米磁性材料概述
　　 2.1纳米磁性材料的概念
　　 纳米磁性材料是指材料尺寸线度在纳米级(1一100nm)的准零维超细微粉，二维超薄膜或一维超细纤维(丝)或由它们组成的固态或液态磁性材料[1]。
　　 2.2纳米磁性材料的特性
　　 纳米磁性材料的特性不同于常规的磁性材料，是因为与磁相关的特征物理长度恰好处于纳米量级。例如，磁单畴尺寸、超顺磁性临界尺寸、交换作用长度，以及电子平均自由路程等大致处于1一100nm量级[2]。当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时，就会呈现特殊的磁性能一介观磁性，表现为:量子尺寸效应、超顺磁性、宏观量子隧道效应、磁有序颗粒的小尺寸效应、特异的表观磁性等，因而导致它的奇特应用[1]。
　　 2.3纳米磁性材料的分类
　　 磁性纳米材料大致可分为永磁硬磁纳米材料、软磁纳米材料、半硬磁纳米材料、旋磁纳米材料、矩磁纳米材料和压磁纳米材料等[3]。根据其结构大小可分为纳米颗粒型，如一些磁记录介质、磁性液体、磁性药物及吸波材料等纳米微晶型，如纳米微晶永磁材料、纳米微晶软磁材料等纳米结构型，有人工纳米结构材料薄膜、颗粒膜、多层膜、隧道膜和天然纳米结构材料钙钦矿型化合物等[4]。根据磁性材料的物相可分为固相磁性纳米材料和液相磁性纳米材料等。根据应用的角度，磁性纳米材料可分为纳米微晶软磁材料、纳米微晶永磁材料、纳米磁记录材料、磁性液体、颗粒膜磁性材料、巨磁电阻材料等。
　　 3 纳米磁性药物
　　 3.1概述
　　 磁性治疗技术，国内外正在加紧研究，如治疗癌症，用纳米金属性磁粉液体注射到人体病变的部位，并用磁体固定在病灶的细胞附近，再用微波辐射金属加热法升到一定的温度，能有效地杀死癌细胞。另外，还可以用磁粉包裹药物，用磁体固定在病灶附近，能加强药物治疗作用，一般的肌肉注射药物扩散面积大，病细胞接收的药量有限。
　　 3.2纳米微粒在磁性药物靶向治疗的应用
　　 ① 载药磁性脂质体纳米微粒。20世纪90年代后，磁性脂质体成为磁导向药物传递系统中一种新兴的药物导向载体。脂质体是一种人工合成的生物膜，作为药物载体，能降低药物毒性，保护包封药物，天然靶向性和通透性较好。磁性脂质体是含有磁性颗粒的脂质体囊泡的悬浊液，磁性脂质体可提高药物在肿瘤区和骨肉瘤最常见转移区肺中的含量，从而提高疗效和减轻毒副作用。
　　 ② 载药葡聚糖磁性纳米微粒。葡聚糖磁性纳米微粒(dextran magnetic nanoparticles, DMN)为近年来国内外导向药物和医用纳米材料领域研究的最新进展，一般采用共沉淀法制备。在外加磁场作用下，可引导负载物质载体内定向移动、定位浓集(DMN在靶区的滞留率可达100% )。由于DMN是靶向制剂中粒径(20～100nm )最小的一种，具有独特的小尺寸效应和界面效应，表现出许多优异的性能和全新的功能。如通过选择亲肿瘤的小肤或抗体与磁性纳米材料连结，同时携带化疗药物或治疗用放射性核素等，利用磁性和生物导向双重定位，使治疗媒介理想定位且稳定均匀地分布于肿瘤病灶，可达到更有效杀死肿瘤细胞的目的。
　　 近年来随着纳米技术和医用高分子材料研究的深入，磁性纳米颗粒作为靶向药物载体成为该领域研究的热点。以磁性纳米微粒为靶向药物的载体，可以将药物选择性地靶向肿瘤病灶，有效地降低其对正常组织的毒副作用，提高药物的疗效，是一种新型的药物投递系统［5］ 。磁性纳米颗粒作为抗肿瘤药物的载体，主要根据药物动力学特性，改变其在磁场作用下的受力，使药物在体内按需要的方式分布，确保药物对肿瘤的靶向性。铁磁流体与高分子物质结合形成磁性高分子后便显出良好的表面效应，当粒径达到纳米级时，磁性纳米颗粒携带的药物量增加，在外加磁场作用下快速运动和分离，可以提高药物疗效［6］。
　　 常津［7］以葡聚糖为基液，二氯化铁及三氯化铁为原料，通过共沉淀法制得了医用纳米磁性微粒，并对植被工艺进行优化，研究出制备最佳有效粒径和悬浮稳定性的葡聚糖纳米磁性微粒的条件。德国的Lübbe 等［8］使包被磁性颗粒的脱水葡聚糖末段上带负电的磷酸集团与阿霉素上带正电的氨基糖基结合，经静脉注射入体内，通过在肿瘤部位的外皮提供1个 的恒定磁场，将载药DMN成功地定位于靶部位。熊平等［9］采用羰基法制备纳米铁,然后通过脉冲中子反应堆辐照纳米铁获得了一种新型的、可定位治疗肿瘤的药物——顺磁纳米铁核素（paramagnetic nanometeriron nuclides，PNINs）。研究结果表明，这种顺磁纳米铁核素的平均粒径﹤100nm,具有超顺磁性、较好的放射性活度和磁导向功能,可有效定位于靶区。由此,有可能改变传统的肿瘤放、化疗方法。顺磁纳米铁核素“药物”能进入机体随血液循环到达肿瘤组织区域,它所具有的放射性对肿瘤细胞有杀伤作用;其次,顺磁性使它具有优越的磁导向和磁定位特征,能更有效地杀伤体内肿瘤细胞,起到治疗作用；第三，顺磁纳米铁核素的放射性铁的半衰期为45～48天，可以对肿瘤进行长效的治疗，提高治疗的效果。美国Cleveland临床实验基地的Urs Hafeli对用放射性元素铼188标记的MTCs（magnetic targeted carriers）纳米磁性载药粒子进行了动物测试［10］。实验表明，MTCs成功地聚集到实体瘤组织周围，并有效地杀死了癌细胞，而对周围正常组织基本没有造成损害。这一结果有力地证明了运用MTCs局部治疗癌症的安全性和高效性，同时又开发了MTCs的另一个功能，即载有放射性物质到达癌病灶处进行局部放疗，可以大大降低全身放疗的副作用。
　　 参考文献:
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　　 [2] Misael O.Avile s, Armin D. Ebner, Haitao Chen, et al. Theoretical analysis of a transdermal ferromagnetic implant for retention of magnetic drug carrier particles. Magnetism and Magnetic Materials ，2005，
　　 [3] 王世华.无机化学教程[M].北京:科学出版社，2000:305
　　 [4] 金延.磁记录材料的发展[J].金属功能材料，2002,9(3)
　　 [ 5] 李贵平, 汪勇先. 磁性纳米微粒的制备及其在磁性靶向药物转运中的应用.核技术,2006,
　　 [6] Labhasetwar V,Song C. Nanoparticle drug delivery system for restenosis. Advanced Drug Delivery Reviews,1997.
　　 [7] 常津. 医用磁性纳米材料的制备——制备条件对有效粒径的影响. 中国生物医学工程学报,1996,15（4）
　　 [8] Lubbe AS,Alexion C,Bergemann C. Clinical application of magnetic drug targeting.Surg Res,2001.
　　 [9] 熊平,郭萍,袁亚莉，等. 顺磁纳米铁核素的研制及性能分析.中国生物医学工程学报,2005.
　　 [10] Hafeli U，Pauer G，Failing S．et al．Radiolabeling of magnetic particles with rhenium188 for cancer therapy.Magnetism and Magnetic Materials，2001
　　 Nanoscale magneticmaterials ’ applications in medical
　　 Name:Tang Chaoying Students Number:6100309158 Class:094
　　 Abstract: This paper introduces nanoscale magnetic materials structure and performance, To nanoscale magnetic materials in medical field of applied principle in detail, Mainly includes nanoscale magnetic drug carrier of nature, Evaluation on its medicine application advantages.
　　 Key Words:Nano; Magnetic materials; Magnetic device; Magnetic drugs;l Targeted therapy