为了突破治疗癌症的“霰弹枪”式方法——即用有毒化学物质或放射线轰击恶性细胞，但这会在过程中杀死周围的健康细胞——哈佛-麻省理工学院健康科学与技术部 (HST) 的研究人员正在使用纳米技术来开发“寻找并摧毁”模型，以精确瞄准并瓦解肿瘤，同时不损伤附近的正常组织。
HST 对生物医学采取跨学科方法。它由来自麻省理工学院、哈佛医学院、哈佛大学、波士顿地区教学医院和其他研究中心的医生、科学家和学生组成。由 HST 副教授、麻省理工学院电气工程与计算机科学系的桑吉塔·巴蒂亚 (Sangeeta Bhatia) 领导的一个研究团队在《先进材料》杂志上报告称，他们已经开发并测试了可注射的多功能纳米粒子——尺寸为十亿分之一米的粒子——他们期望这些粒子成为一种新的、有效的抗癌武器。（为了提供一些概念，人类头发的宽度约为 80,000 纳米，或 0.003 英寸。）
纳米粒子可以通过多种方式帮助治疗癌症。它们可以被引入血液中，以定位和绘制肿瘤，以便医生了解他们所面对的情况。纳米粒子也可以被设计成携带药物有效载荷，这些药物可以在肿瘤附近甚至内部释放，以缩小或消除肿瘤。
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HST 研究人员已经试验了聚合物包覆的氧化铁纳米粒子，这些纳米粒子通过 DNA 束缚带结合在一起，以帮助他们通过磁共振成像创建肿瘤的可视图像。为了测试这些粒子，研究人员将小鼠植入充满纳米粒子的肿瘤样凝胶，并将这些小鼠放入杯状电线圈的孔中，电线圈通过磁脉冲激活纳米粒子。
研究人员对金属氧化铁粒子进行辐射，直到将它们结合在一起的 DNA 键断裂，释放出荧光材料。“我们只是想专注于使用我们可以检测到的有效载荷来表征动力学和温度敏感性，”HST 研究生杰夫·冯·马尔扎恩 (Geoff von Maltzahn) 说，他自 2004 年项目启动以来一直致力于该项目。
研究人员正在研究 DNA 序列，以衡量热量在纳米粒子到达体内肿瘤后激活纳米粒子的点。HST 团队成员表示，DNA 束缚带的一个优势是其熔点是可调的——科学家可以通过创建具有不同 DNA 序列的不同长度的连接来控制纳米粒子之间键断裂的时间。
将纳米粒子暴露于低频电磁场会导致它们辐射热量，从而擦除束缚带并释放药物。HST 研究人员使用的磁场中的波的频率范围与无线电波的频率范围相同（介于 350 和 400 千赫兹之间）。这些波可以无害地穿过身体，并且仅加热纳米粒子。相比之下，会煮熟组织的微波的功率大约强一百万倍，频率以千兆赫兹为单位测量。
冯·马尔扎恩和包括巴蒂亚在内的其他六位研究人员大约在一年前完成了他们的初步研究，现在正计划用更具治疗性的有效载荷取代最初的荧光有效载荷，例如可以直接注射到肿瘤中以从内向外攻击肿瘤的酶。他们的目标是最终能够将纳米粒子静脉注射到血液中，并根据需要通过热或磁力激活这些粒子。
一个悬而未决的问题是：纳米粒子在使用后会发生什么？冯·马尔扎恩说，由于这些粒子是可生物降解的，聚合物很可能会进入肝脏并被消除；铁可能会被血液吸收。尽管纳米级癌症治疗具有潜力，但研究人员无法预测此类治疗何时可能上市。