研究人员展示了一种新的方法，通过磁场引导微观药物输送容器到达其目标，推进了用于治疗癌症等疾病精准医学的发展。
由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Grainger工程学院的机械科学与工程教授Jie Feng领导的多所大学团队展示了一种方法，通过将磁性粒子封装在脂质囊泡中，利用磁场引导这些囊泡通过流体。
这项发表在英国皇家化学学会期刊《Nanoscale》上的研究建立在早期结果的基础之上，那些结果表明脂质囊泡可以在激光照射下释放药物。结合这两项成果，最终形成了一个完整的精准和靶向药物输送原型系统。
Jie Feng表示：“脂质囊泡用于药物输送的吸引力在于它们的结构类似于细胞，因此可以设计成只与特定类型的细胞相互作用，这对癌症治疗来说是一个显著优势。实现这种载体的一个挑战是知道如何将它们引导到正确的位置。我们已经展示了如何利用磁场来做到这一点，解决了在我们开始体外演示之前剩下的最大问题。”
Feng指出，现有的医疗技术如磁共振成像（MRI）可以重新用于利用磁场引导药物输送载体，尤其是因为这些磁场设计用于穿透人体。这可以通过在药物输送载体中封装超顺磁性粒子来实现，使其与外部控制的磁场相互作用。
创建磁性可引导脂质囊泡的第一步是开发一种可靠的方法将磁性粒子封装在囊泡中。Feng实验室的伊利诺伊Grainger工程学院研究生Vinit Malik作为该研究的主要作者，使用了“反向乳化”方法，将磁性粒子加入溶解的脂质溶液中，导致脂质液滴在粒子周围形成。
Malik表示：“要封装脂质粒子的最佳方法并不明显，因此进行了大量的文献搜索和一些试错实验。我们必须确定最佳的磁性粒子尺寸，然后我们发现反向乳化方法对封装粒子的产率最高。”
接下来，研究人员展示了磁场可以引导脂质囊泡。Malik开发了一个3D打印平台，将磁铁牢固地安装在显微镜上，并将囊泡放置在磁铁之间的溶液中。通过观察由此产生的运动，研究人员观察到速度如何随磁性粒子尺寸与囊泡尺寸的比例变化。他们还确认，囊泡只有在移动到微流控通道末端并受到激光照射后才会释放其内容物。
虽然这些实验表明脂质囊泡在磁场中的运动符合预期，但还需要理解磁性粒子如何从内部推动囊泡，以了解整个设备的行为。
伊利诺伊的研究人员与圣克拉拉大学的调查人员合作，利用计算方法研究了囊泡内部的动力学以预测运动速度。使用格子玻尔兹曼方法，他们观察了磁性粒子在磁场中移动时如何拖动整个囊泡。
Malik表示：“这使我们能够扩展实验，因为否则很难观察或预测这种囊泡系统的反应。它赋予了我们预测能力，将增强设计指南并使我们能够理解控制运动的物理机制。”
有了光诱导药物释放和磁性引导的实验演示，Feng的实验室现在计划开始体外研究，展示脂质囊泡可以通过磁性引导通过诸如血液等液体到达特定位置。
Feng表示：“我们的综合结果为一个全面的精准药物输送系统奠定了基础，我们准备探索其在治疗中的潜在用途。我们正在努力迈向下一步：使用真正的药物并在模拟生物环境特征的微流控系统中进行体外研究。”
来源：
University of Illinois Grainger College of Engineering
参考文献：
Malik, V. K., et al. (2025). Magnetically driven lipid vesicles for directed motion and light-triggered cargo release. Nanoscale. doi.org/10.1039/D5NR00942A
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