磁性颗粒用精确定位递送药物

图说明了用于递送药物的微小气泡的结构，称为脂质体。蓝色球体代表脂质，一种脂肪分子，周围围绕含有磁性纳米颗粒（黑色）的中心腔和待递送的药物（红色）。当纳米颗粒被加热时，药物可以逸出到身体中。

大多数药品必须被摄取或注射到身体中以进行工作。无论哪种方式，他们需要一些时间才能达到预期的目标，并且它们也倾向于向身体的其他区域展开。现在，MIT和其他地方的研究人员已经开发出一种递送医疗治疗的系统，可以在精确时间释放，最重要的是，最终也可以将这些药物赋予脑中脑中的特异性靶向区域（如脑中的特定神经元）。

新方法基于使用封闭在填充用水的脂质（脂肪分子）的微小中空泡沫中的微小磁性颗粒，称为脂质体。选择药物在这些气泡内封装，并且可以通过施加磁场来释放以加热颗粒，允许药物从脂质体中逸出并进入周围组织。

目前在Cit Mit Postdoc Si​​yuan Rao副教授的纸质课程纳米技术纳米技术宣传法中报道了调查结果，以及哈佛大学的麻省理工学院，哈佛大学，苏黎世的瑞士联邦理工学院的14名其他人。

“我们希望一个可以用时间精度提供药物的系统，最终可能会瞄准特定的位置，”Anikeeva解释道。“如果我们不希望被侵入性，我们需要找到一种非侵入性的方式来触发释放。”

磁场，可以容易地穿过身体 - 通过磁共振成像或MRI产生的详细内部图像来证明 - 是自然选择。Rao说，难以使用非常弱的磁场（约为MRI的强度）来发现可以触发以加热的材料，以防止损害药物或周围组织，Rao说。

电子显微镜图像显示实际的脂质体，中心的白色斑点，其磁性颗粒在其中心显示在黑色。

RAO提出了服用磁性纳米颗粒的想法，该纳米颗粒已经被证明能够通过将它们放在磁场中，并将它们填充到称为脂质体的这些球体中。这些类似于脂质的小气泡，其自然形成了围绕水滴的球形双层。

当放置在高频但低强度磁场内时，纳米颗粒加热，加热脂质并使它们经历从固体到液体的过渡，这使得层更多孔 - 足以让一些药物分子逸出进入周边地区。当磁场被关闭时，脂质重新固化，防止进一步的释放。随着时间的推移，可以重复该过程，从而以精确控制的间隔释放封闭药物的剂量。

在37摄氏度的正常体温下，将药物载体设计成稳定，但能够在42度的温度下释放它们的药物有效载荷。“所以我们有一种药物递送的磁力开关，”热量足够小“，因此您对组织的热损坏，”托伊瓦瓦（Anikeeva）在材料科学和工程部门举行大脑和认知科学。

原则上，这种技术也可用于使用磁场的梯度来引导身体的特定，精确位置，以推动它们，但是该工作的方面是一个正在进行的项目。目前，研究人员已经将颗粒直接注入目标位置，并使用磁场控制药物释放的时序。“这项技术将使我们解决空间方面，”Anikeeva说，但尚未证明。

她说，这可以实现非常精确的治疗方法。“许多脑疾病的特征在于某些细胞的错误活性。当神经元过于活跃或不够活跃时，表现为一种疾病，如帕金森，或抑郁症或癫痫症。“如果医疗团队想要将药物递送给特定的神经元和特定时间，例如当检测到症状的发生时，而不会对那种药物进行其余的大脑，这种系统“可以给我们一个非常确切的方式来治疗这些条件，“她说。

Rao说，使这些纳米颗粒活化的脂质体实际上是一个简单的过程。“我们可以在实验室内几分钟内用颗粒准备脂质体，”她说，该过程应该是“非常容易扩大”制造。该系统广泛适用于药物交付：她说：“我们可以封装任何水溶性药物，”其他药物，其他药物也是如此。

开发该系统的一个关键是完善和校准制备高度均匀尺寸和组成的脂质体的方式。这涉及将水基与脂肪酸脂分子和磁性纳米颗粒混合并在精确控制的条件下均化它们。Anikeeva比较它摇晃一瓶沙拉酱，以获得油和醋混合，而是控制摇动的时序，方向和强度，以确保精确混合。

Anikeeva表示，虽然她的团队专注于神经系统疾病，但它们的专长，药物递送系统实际上非常一般，并且可以应用于身体的几乎任何部位，例如递送癌症药物，甚至递送止痛药直接到受影响的区域，而不是系统性地将它们交付并影响整个身体。“这可以将其交付到所需的位置，而不是连续交付它，”但仅根据需要。

因为磁性颗粒本身与已经广泛用途的磁性颗粒作为MRI扫描的造影剂相似，因此可以简化用于其使用的调节批准方法，因为它们的生物相容性主要被证明。

该团队包括MIT材料科学和工程和脑和认知科学部门的研究人员，以及麦格森大脑研究所，西蒙斯社会大脑中心，以及电子研究实验室;哈佛大学化学与化学生物系和John A. Paulsen工程和应用科学学院;斯坦福大学;苏黎世瑞士联邦理工学院。这项工作得到了西蒙斯博士后团契，美国国防高级研究项目机构，Bose Research Grant以及国家卫生研究院。

纸：“目标神经电路的远程控制化学磁性调制”于2019年8月19日在自然纳米技术上发表。