MagneTherm?磁流體熱療分析系統(tǒng) 
MagneTherm? Magnetic Fluid Hyperthermia System 
 
MagneTherm?磁流體熱療分析系統(tǒng)是來自英國的Nanotherics公司的一種高精度磁流體熱療測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過控制表面功能化的磁性納米顆粒產(chǎn)熱用于熱療**。MagneTherm?磁流體熱療分析系統(tǒng)使用交變磁場(AMF)和磁納米顆粒(MNPs)作為腫瘤和其他細胞的加熱方法，通過施加一定強度的交變磁場，磁性微粒在交變磁場作用下能吸收電磁波能量轉化為熱能，系統(tǒng)控制熱能局限于腫瘤組織，可導致細胞的凋亡及壞死，從而實現(xiàn)對腫瘤的熱療和相關研究。該系統(tǒng)還能控制納米磁流體運動的組織靶向性和細胞特異靶向性，進行細胞外和細胞內多重磁流體熱療分析。

圖1MagneTherm?磁流體熱療分析系統(tǒng)

2、系統(tǒng)原理 
通過控制納米尺度的磁性顆粒定位于腫瘤組織，然后施加一外部交變磁場，使材料因產(chǎn)生磁滯、馳豫或感應渦流而被加熱，這些熱量再傳遞到材料周邊的腫瘤組織中，使腫瘤組織溫度超過42℃并導致細胞的凋亡及壞死，從而實現(xiàn)對腫瘤的**。
MagneTherm?磁流體熱療測試系統(tǒng)殺傷腫瘤細胞的主要原理有：
（1）高溫使瘤細胞線粒體膜的流動性改變，破壞DNA合成所需的酶系導致瘤細胞死亡；受熱后腫瘤組織的pH值降低，增加了對瘤細胞的殺傷作用；
（2）腫瘤血管不規(guī)則，散熱能力低，增加了高溫作用于腫瘤組織的選擇性，增加了NK細胞的活性，NK細胞無須經(jīng)腫瘤抗原激活就有殺傷腫瘤細胞活性，其殺傷作用主要通過其表面的腫瘤細胞受體與腫瘤細胞相結合，釋放溶細胞素。
（3）促進樹突狀細胞（DC）的成熟，未成熟的樹突狀細胞是成熟樹突狀細胞的前體，具有強大的抗原攝取能力。但因其表面表達低水平的MHCⅠ、Ⅱ及共刺激分子，因而不能有效地將抗原提呈給T**細胞，對T細胞的刺激能力降低。成熟的樹突狀細胞能夠顯著刺激初始樹突狀細胞細胞進行增值，因此樹突狀細胞是機體**應答的始動者。
（4）磁流體熱療還能增加腫瘤細胞表面MHCⅠ表達，從而激活了T細胞介導的抗腫瘤**反應。

圖2 不同濃度的磁流體 (Fe3O4)在交流磁場中的加熱性能對比

3、系統(tǒng)亮點概述 
該magneTherm ?有超過**和可耐受的磁場劑量，而且具有很大的靈活性，方便研究者根據(jù)要求改變頻率和場強來應用不同的細胞和組織體系?？梢詫毎ㄙN壁或懸浮液）和三維細胞培養(yǎng)體系進行磁流體熱療分析。

1. 10種不同的標準頻率，頻率范圍從50千赫茲至1兆赫茲

包括 110 kHz， 168 kHz， 176 kHz， 262 kHz， 335 kHz，474kHz， 523 kHz， 633 kHz， 739 kHz， 987 kHz。

1. 擁有高達25毫特斯拉（mT）的磁場強度，且磁場強度可變
2. 優(yōu)良的保溫隔熱
3. 運行PCR小瓶或小管（容量從1毫升到50毫升）
4. 可運行35毫米培養(yǎng)皿（培養(yǎng)生物膜/細胞/ 三維組織 ）
5. 臺式裝置，占用較小的工作面積
6. 低溫制冷系統(tǒng)輕便，沒有笨重的附屬設施

4、應用領域 
腫瘤**研究 
熱療正成為繼手術、放療、化療和**療法后出現(xiàn)的第五種癌癥**手段。目前已在臨床上得到應用，但是由于其加熱受到部位和組織的限制，而且對腫瘤的加熱也不均勻，嚴重影響了熱療的效果。已有的研究表明，磁熱療可以起到很好的組織內靶向熱療作用，而且也不受腫瘤體積和部位的影響，特別是近年來還發(fā)現(xiàn)磁熱療具有“熱旁觀者”效應，從而引起人們的廣泛關注，熱療用的不同磁性材料更成為國內外的研究熱點。

S.Y. Yan, et al. Therapeutic mechanism of treating SMMC-7721 liver cancer cells with magnetic fluid hyperthermia using Fe2O3 nanoparticles. Brazilian Journal of Medical and Biological Research (2014) 47(11): 947-959

熱休克蛋白研究 
熱療聯(lián)合化療**能提高機體的**功能，避免放、化療的毒副作用。熱休克蛋白(heat shock protein ，HSP)，主要參與腫瘤抗原的加工呈遞，可作為抗原呈遞分子直接將腫瘤的抗原肽呈遞給T細胞，激發(fā)T細胞介導的細胞**，其中HSP70*為引人關注。機體**能力和腫瘤之間的作用是相互的，一方面機體**影響腫瘤的發(fā)展，另一方面腫瘤也能改變機體的**功能。對于惡性腫瘤的**，除外科手術外，化療和放療也是目前*主要的**方法。但化、放療除耐藥性及劑量受限外，它們在殺傷腫瘤的同時，正常組織和細胞也受到損傷，甚至引起致死性并發(fā)癥。

**釋放控制研究 
控制**釋放的技術可以保證**緩慢長期的效用，保持*優(yōu)血液中**濃度，從而達到*佳的**效果。其優(yōu)點在于利于**吸收和新陳代謝，優(yōu)化療法的效果。通過控制獨特的納米微粒攜帶**輸送技術，可以更有效的**控制釋放，將**滲透到實體腫瘤，通過利用磁性納米粒藥系統(tǒng)結合磁流體熱療分析可以控制**釋放使得**在定點區(qū)域殺傷靶標癌細胞。

Sophie Laurent, et al. Magnetic ?uid hyperthermia: Focus on superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Advances in Colloid and Interface Science 166 (2011) 8–23

磁性納米顆粒介導的生物膜處理 
**群落附著到表面上，通過分泌細胞外聚合物基質形成生物膜。生物膜的形成提供了病原性**對***的抗性，還會促進微生物慢性感染的發(fā)展。超順磁性氧化鐵納米顆粒（ SPIONs ）的應用可以顯著降低**的生物材料介導的感染幾率。SPIONs的磁性靶向性，可允許它們滲透到生物膜內部，通過使用交流磁場加熱降低**群落的生存能力。這種處理是非常有效的，特別是對***耐藥菌株和***抗性生物膜的**中已經(jīng)顯示出其應用前景。

已經(jīng)應用的磁流體納米顆粒類型包括

1. 表面官能化的磁鐵礦（ Fe3O4）
2. 涂覆有銀磁赤鐵礦（氧化鐵）
3. 磁鐵礦（ Fe3O4）
4. 鈷摻雜磁鐵礦
5. 鐵核心/鐵氧化物殼納米顆粒
6. 涂有金的磁赤鐵礦（氧化鐵）
7. 氧化鐵納米晶體（ IONCs ）
8. 膠體Greigite （ Fe3S4 ）納米片

Wei Wu, et al. Magnetic Iron Oxide Nanoparticles: Synthesis and Surface Functionalization Strategies, Nanoscale Res Lett (2008) 3:397–415
5、系統(tǒng)組成部分 
包括直流電源供應系統(tǒng)，函數(shù)信號發(fā)生器，示波器等 
直流電源供應系統(tǒng)：24cm (W) x 32cm (D) x 13cm (H)??? 重量： 6 kg 
函數(shù)信號發(fā)生器：22cm (W) x 29cm (D) x 10cm (H)??? 重量： 2.8kg 
示波器：35cm (W) x 44cm (D) x 17cm (H)??? 重量： 8 kg

主要配件 
17匝線圈
9匝線圈
帶有萬用表功能的熱電偶適配器
示波器
函數(shù)信號發(fā)生器
溫度探頭（ T型熱電偶）
直流穩(wěn)壓電源
聚苯乙烯試管樣品
管線和墊片
冷卻水連接管
連接電纜
表1 系統(tǒng)所能提供的頻率和磁場強度

注：如果需要，所有的場強均可以由操作者從*大減小到零

圖3? 17繞圈和9繞圈的繞組方式 
選配配件：
較大的樣品線圈盒（ 60毫米） 
較低的頻率配件： 90KHz、87kHz 、70kHz、64kHz、50kHz
水夾套樣品孔徑（通常用于體內應用） 
2通道光纖信號處理器和溫度探頭。

6、工作流程案例 
（1）磁熱效應分析：先將含磁性納米顆粒的培養(yǎng)液在 37℃恒溫培養(yǎng)箱中孵育 1 h， 再在交變磁場下處理不同時間， 用精密溫度計測量溶液溫度，考察不同濃度磁納米顆粒在磁場作用下的處理時間與環(huán)境溫度的變化情況.

（2）動物實驗應用：在腫瘤四周向瘤體進行多點注射Fe2O3納米磁流體(以提高材料均勻彌散度)，用0.5%無菌****鈉溶液60mg/kg體重腹腔注射的方法進行麻醉，待完全麻醉后將上述注有Fe2O3納米磁流體的熱療組荷瘤鼠腫瘤放在輸出電流I=300 A的高頻磁感應加熱器照射1 h，用同樣方法前后共處理3次，每兩次間隔時間為24 h，從熱療后的第2天開始觀察各組荷瘤鼠及腫瘤的生長情況并分別予以記錄和拍照，至**周期結束(7周)后，用脫臼法處死荷瘤鼠并剝離出腫瘤，測量腫瘤的長徑(a)及腫瘤的短徑(b)，稱瘤重。

（3）細胞學實驗應用：光學及電子顯微鏡觀察細胞形態(tài):細胞貼璧生長24 h，棄去各培養(yǎng)瓶中的培養(yǎng)液;對照組加入5 ml 8 g/LFe2O3納米磁流體，熱療組分別加入2、4、6、8 g/L Fe2O3納米磁流體各5 ml，熱療組分別在(200 kHZ，4 kW，輸出電流300安培)高頻交變磁場下照射各1 h;繼續(xù)培養(yǎng)48h，倒置顯微鏡下拍照，然后用0.25%胰酶消化細胞，800r/min離心5 min、PBS(pH7.4)洗2次、4%預冷戊二醛固定24 h，EPON812包埋、60e聚合72 h，細胞被切成60nm的超薄切片、檸檬酸鉛及醋酸鈾染色，透射電鏡下觀察細胞形態(tài)變化。

（4）MTT還原法檢測細胞增殖抑制率：在96孔培養(yǎng)板中每孔接種103個細胞，24 h后分別加入4、6、8、10 g/L的Fe2O3納米磁流體100uL，繼續(xù)培養(yǎng)，參照文獻方法進行四甲基偶氮唑藍(MTT)實驗。用自動酶標檢測儀(Thermo Labsystems-Multiskam MK3美國BD公司)在493 nm處檢測96孔的吸光度。?

參考文獻

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