癌症治疗已经取得显著进展，专注于能够摧毁肿瘤细胞而不损伤健康组织的靶向方法。研究人员开发了磁性纳米颗粒，这些颗粒可以通过磁铁指向肿瘤，然后用激光加热以摧毁癌细胞。在小鼠模型中，这种靶向技术成功地完全消除了肿瘤。这种创新方法为传统治疗提供了更精确且毒性更小的替代方案，为更有效的癌症疗法铺平了道路。
传统上，放疗、化疗和手术一直是去除和摧毁恶性细胞的最常见方法。然而，由于这些治疗也可能损害健康细胞，因此它们往往具有显著的副作用。如今，更加精确和靶向的治疗方法应运而生，旨在攻击癌细胞，同时保护正常组织。
来自日本先进科学技术研究所（JAIST）的宫古栄次郎教授及其研究团队正在开创这种创新的癌症治疗方法。此前，他的团队开发了刺激免疫系统攻击肿瘤细胞的肿瘤靶向细菌。在2025年3月3日发表在《小型科学》（Small Science）杂志上的一项研究中，宫古教授和他的团队开发了可以被磁铁指向肿瘤细胞的纳米颗粒，并随后用激光加热以摧毁肿瘤细胞。
这种治疗基于光热治疗，涉及将光热纳米颗粒（能够吸收光并将其转化为热量的颗粒）附着以选择性地摧毁癌细胞。当暴露于近红外（NIR）激光光照射下时，纳米颗粒会产生热量，从而摧毁肿瘤。研究团队使用了生物相容性的碳纳米角（CNHs）作为光热剂。CNHs是基于石墨烯的球形纳米结构，先前已用于药物递送和生物成像。然而，使用CNHs的一个关键挑战是确保纳米颗粒能够有效地在肿瘤中积聚。
为了解决这个问题，团队通过在CNHs表面添加磁性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氯铁（[Bmim][FeCl4]）进行了改进。离子液体具有抗癌特性，并使纳米颗粒具备磁性，允许通过外部磁铁引导它们到达肿瘤部位。然而，CNHs本身在水中不易溶解，而[Bmim][FeCl4]是疏水性的（排水的），这在体内使用时存在挑战。为了改善颗粒在体内的分散性，研究人员添加了聚乙烯醇的涂层，增强颗粒的水溶性和体内分散性。他们还将荧光染料-indigo青色（indocyanine green）掺入纳米颗粒中，用作视觉追踪器，实现对纳米颗粒的实时监控。
“这项研究中创新的纳米复合材料设计方法首次将磁性离子液体应用于癌症治疗，”宫古教授解释道。“这代表了一个重大进展，为癌症治疗和诊断提供了一条新的途径。”
这种仅有120纳米大小的纳米颗粒具有63%的光热转化效率，超越了许多传统光热剂，并足以杀死癌细胞。在实验室测试中，当添加到小鼠源性结肠癌（Colon26）细胞时，纳米颗粒在0.7 W（~35.6 mW mm−2）的808 nm近红外激光照射下有效诱导了细胞死亡。当注射到带有Colon26肿瘤的小鼠体内时，研究人员能够通过磁铁将纳米颗粒导向肿瘤。这些聚集的纳米颗粒将肿瘤加热到56°C，这个温度足以摧毁癌细胞。结果令人鼓舞：接受磁导纳米颗粒治疗的小鼠在经过六次激光治疗后显示出完全消肿，且在接下来的20天内未见复发。相比之下，当纳米颗粒没有被磁铁导向时，肿瘤在激光治疗停止后再次生长，表明未充分聚集的纳米颗粒无法完全根除癌细胞。
这种创新的治疗结合了三种强有力的机制：基于热量的癌细胞摧毁，离子液体的肿瘤靶向化疗效应，以及磁性引导。这种多模式方法提供了比传统治疗更有效的替代方案，而传统治疗通常依赖单一作用机制。此外，这项研究强调了磁性离子液体在癌症治疗中的潜力，为新的治疗策略铺平了道路。
“这种简单却极为有效的纳米平台利用多种肿瘤杀伤机制，具有未来在癌症诊断和治疗中的临床应用潜力，”宫古教授表示。“不过，进一步的安全性测试和高效的内窥激光系统的开发对于治疗更深层的肿瘤将是必要的。”
