超顺磁Fe3O4/SiO2-聚乙烯亚胺复合微球的制备及基因传递应用

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.16.018

中国组织工程研究 ›› 2014, Vol. 18 ›› Issue (16): 2570-2575.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2014.16.018

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超顺磁Fe₃O₄/SiO₂-聚乙烯亚胺复合微球的制备及基因传递应用

张庆云¹，李荣荣²，邓桂茹¹，朱辉¹，杨晓英²

¹武警后勤学院基础部化学教研室，天津市 300309；²天津市临床药物关键技术重点实验室，天津医科大学药学院，天津市 300070

修回日期:2014-04-01 出版日期:2014-04-16 发布日期:2014-04-16
通讯作者: 杨晓英，教授，天津医科大学药学院，天津市 300070
作者简介:张庆云，女，1968年生，山西省绛县人，汉族，2002年南开大学毕业，硕士，副教授，主要从事高分子复合材料的应用研究。
基金资助:
武警后勤学院创新团队资金资助(WHTD201307-2)；武警后勤学院面上项目(WHM201203)

The preparation of superparamagnetic Fe₃O₄/SiO₂-polyethyleneimine composite particles and their applications in gene delivery

Zhang Qing-yun¹, Li Rong-rong², Deng Gui-ru¹, Zhu Hui¹, Yang Xiao-ying²

¹Department of Chemistry, Basic Section, Logistics University of Chinese People’s Armed Police Force, Tianjin 300309, China; ²Tianjin Key Laboratory on Technologies Enabling Development of Clinical Therapeutics and Diagnostics (Theranostics), School of Pharmacy, Tianjin Medical University, Tianjin 300070, China

Revised:2014-04-01 Online:2014-04-16 Published:2014-04-16
Contact: Yang Xiao-ying, Professor, Tianjin Key Laboratory on Technologies Enabling Development of Clinical Therapeutics and Diagnostics (Theranostics), School of Pharmacy, Tianjin Medical University, Tianjin 300070, China
About author:Zhang Qing-yun, Master, Associate professor, Department of Chemistry, Basic Section, Logistics University of Chinese People’s Armed Police Force, Tianjin 300309, China
Supported by:
Innovation Team Fund of the Logistics University of Chinese People’s Armed Police Force, No. WHTD201307-2; the General Program of Logistics University of Chinese People’s Armed Police Force, No. WHM201203

摘要/Abstract

摘要：

背景：在基因治疗中选择合适、低毒、对人体和环境无害的载体，使基因高效地转移至靶向部位并有效表达相关产物尤为关键。

目的：制备超顺磁性Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球。

方法：通过乳化溶剂挥发法制备Fe₃O₄纳米粒子聚集体，再利用stober法合成超顺磁性Fe₃O₄/SiO₂核壳型微球，进一步在该微球表面修饰聚乙酰亚胺，得到超顺磁性Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球，并对其进行透射电镜、Zeta电位和磁性等结构性能表征。将Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球与Plasmid DNA按照不同的质量比(29∶1，39∶1，49∶1，59∶1，68∶1，78∶1，88∶1)混合，通过凝胶电泳测定该复合微球与绿色荧光蛋白基因的结合能力。将Plasmid DNA分别与Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺、聚乙酰亚胺混合，通过共聚焦荧光显微镜观测其在HeLa细胞中转染绿色荧光蛋白基因的情况。

结果与结论：成功合成了Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球，分散性良好，粒径分布均匀，约为100 nm，表面电荷为21.07 mV，饱和磁化强度为 28.05 emu/g，为超顺磁性。随着复合微球与Plasmid DNA质量比的不断增加，越来越多的Plasmid DNA质粒被吸附在Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球上，此时Plasmid DNA质粒过量，当质量比达到59∶1时，所有的pDNA质粒都被吸附在复合微球上；质量比大于59∶1时，复合微球过量，因此质量比为59∶1时二者均无过量，结果较好，用于HeLa细胞转染。与聚乙酰亚胺相比，Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球可显著提高Plasmid DNA的转染效率。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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关键词: 生物材料, 纳米材料, 超顺磁性, Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球, 基因传递, Plasmid DNA质粒

Abstract:

BACKGROUND: It is vital to choose the appropriate carrier with low toxicity and high gene transfection efficiency in gene therapy, which is harmless to human body and environment.

OBJECTIVE: To prepare superparamagnetic Fe₃O₄/SiO₂-polyethyleneimine (PEI) composite particles.

METHODS: Fe₃O₄ nanoparticles were prepared via an emulsion solvent evaporation method and superparamagnetic Fe₃O₄/SiO₂ core shell microspheres were prepared successfully subsequently via a modified stober method. The microspheres were further modified with PEI to obtain superparamagnetic Fe₃O₄/SiO₂-PEI composite particles. The structures and properties of resultant composite particles microspheres were characterized by transmission electron microscopy, zeta potential and vibrating sample magnetometer. Superparamagnetic Fe₃O₄/SiO₂-PEI composite particles were mixed with plasmid DNA at different mass ratios (29∶1, 39∶1, 49∶1, 59∶1, 68∶1, 78∶1, 88∶1). The in vitro gene transfection ability was evaluated by Hela cells with the transfection of plasmid DNA encoded with green fluorescent protein and the transfection efficiency was determined by confocal fluorescence microscopy.

RESULTS AND CONCLUSION: We successfully synthesized the Fe₃O₄/SiO₂-PEI composite particles with good dispersibility and even size distribution (about 100 nm). The surface charge was 21.07 mV, and the saturation magnetization was 28.05 emu/g that meant superparamagnetism. When the mass ratio was 59∶1, all the plasmid DNA was adherent to the Fe₃O₄/SiO₂-PEI composite particles; when the mass ratio was > 59∶1, there were excessive Fe₃O₄/SiO₂-PEI composite particles. Therefore, the mass ratio of 59:1 could lead to a better outcome for HeLa cell transfection. These results indicate that the Fe₃O₄/SiO₂-PEI composite particles can dramatically improve the transfection efficiency of plasmid DNA compared with PEI.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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Key words: microspheres, green fluorescent proteins, transfection

中图分类号:

R318

张庆云，李荣荣，邓桂茹，朱辉，杨晓英. 超顺磁Fe₃O₄/SiO₂-聚乙烯亚胺复合微球的制备及基因传递应用[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(16): 2570-2575.

Zhang Qing-yun, Li Rong-rong, Deng Gui-ru, Zhu Hui, Yang Xiao-ying. The preparation of superparamagnetic Fe₃O₄/SiO₂-polyethyleneimine composite particles and their applications in gene delivery[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2014, 18(16): 2570-2575.

图/表（结果） 2

2.1 Fe₃O₄/SiO₂核壳型微球的制备及表征 如图1所示，采用化学沉积法合成Fe₃O₄纳米粒子，平均粒径在20 nm以下；通过乳化溶剂挥发法制备了Fe₃O₄纳米粒子聚集体，该聚集体的粒径在80 nm以下；经吐温-80修饰该Fe₃O₄纳米粒子聚集体后，采用改进的stober法，在碱性环境下催化正硅酸四乙酯水解制备 Fe₃O₄/SiO₂核壳结构微球，该微球的分散性良好，粒径均在100 nm以下，透射电镜表示二氧化硅成功的包裹在Fe₃O₄聚集体表面。由于SiO₂的具有良好的生物稳定性和亲水性，使得复合微球的生物稳定性和相容性变的更好，整个壳层不容易被破坏，同时也更易于修饰。

Fe₃O₄/SiO₂微球经丁二酸酐修饰后后，得到羧基化的Fe₃O₄/SiO₂，Zeta电位检测表明其表面电荷为-29.04 mV，与阳离子聚合物聚乙酰亚胺反应后得到的 Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球的Zeta电位为+21.07 mV，这说明阳离子聚合物聚乙酰亚胺与Fe₃O₄/SiO₂微球表面的羧基阴离子(-COO^-)通过静电引力相互作用，聚乙酰亚胺已经成功的修饰到Fe₃O₄/SiO₂微球的氧化硅壳层表面上。在微球表面引入亲水性阳离子聚合物聚乙酰亚胺不仅提供了运输和解离基因的能力，也提高了在水中的稳定性。

纳米粒子容易发生聚集和团聚，难以形成稳定的分散体系，磁性纳米粒子还具备强烈的各向异性的偶极距相互作用，更容易团聚。因此，制备分散性良好的磁性纳米粒子是磁性纳米材料研究领域不可避免的话题。克服这一问题常采用纳米粒子包裹修饰，这样就有效阻止了粒子之问的团聚，增加了分散稳定性。经典的stober法是用于制备无机-无机复合材料的方法之一。在醇溶剂中，将SiO₂包裹在一定量的金属粒子表面，利用氨水作催化剂及形貌控制剂，催化TEOS发生水解和缩合反应，生成的二氧化硅沉积在粒子表面，得到核壳结构的复合粒子。通过改变反应氨水、种子和TEOS含量可以改变复合颗粒的形貌及尺寸。

早在1992年，Hmori等^[31]就利用TEOS的水解在锭子状α-Fe₂O₃表面覆盖了一层均匀厚度的二氧化硅。此法制得的二氧化硅磁性复合微球兼具磁性纳米粒子优异的磁性和二氧化硅的生物相容性和稳定性，在生物学和药学方面有着广泛的应用。而包裹上二氧化硅的最大优点是能够很容易地在二氧化硅表面连接上所需要的基团。实验通过活化羧基Fe₃O₄/SiO₂微球与聚乙酰亚胺发生酰胺化反应，从而成功地将聚乙酰亚胺修饰到Fe₃O₄/SiO₂微球上，微球带正电荷，为其通过静电作用吸附pDNA进而将其转运到靶向部位并成功表达相应产物奠定了基础。

2.2 磁性复合微球的磁性能的测试 图2磁滞回线所示，Fe₃O₄纳米粒子的饱和磁化强度为61.48 emu/g，SiO₂包裹后磁性纳米粒子的饱和磁化强度下降为30.48 emu/g；Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺的饱和磁化强度为28.05 emu/g。3种粒子的矫顽力基本保持一致，均趋近于零，几乎没有磁滞，表明其均具有较好的超顺磁性。这个研究结果和以往的文献结果类似，当包裹上非磁性材料后，Fe₃O₄磁性纳米粒子的饱和磁化强度均表现出下降。

2.3 体外转染实验

2.3.1 电泳实验由图3显示：随着聚合物微粒与pDNA质量比的不断增加，越来越多的pDNA质粒被吸附在Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球上，此时pDNA质粒过量，当质量比达到59∶1时，几乎所有的pDNA质粒都被留在凝胶中如第5孔，表明在此条件下几乎所有的pDNA质粒都被吸附在Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球上；当质量比大于59∶1时，Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球过量，这说明二者存在强烈而有效的作用力。由此可见，聚合物微粒与pDNA的质量比为59∶1时结果较好，在此条件下，所有的pDNA质粒正好被吸附在所有Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球上，二者均无过量，因此将使用这一比例计算负载量以指导转染实验。
2.3.2 转染实验通过Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球与聚乙酰亚胺对HeLa细胞绿色荧光蛋白基因转染能力的比较，可清晰地看出图4A中无载体转染的绿色荧光蛋白，几乎无绿色存在；图4B显示Fe₃O₄/SiO-聚乙酰亚胺复合微球转染绿色荧光蛋白的图像，绿色荧光明显，细胞存活状况良好；图4C显示聚乙酰亚胺转染的绿色荧光蛋白，能看到少量绿色荧光，但细胞凋亡明显。由此说明当Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球与pDNA 质粒的质量比为410∶1时Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球有好的转染效率，这可能是由于Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球表面剩余的正电荷与绿色荧光蛋白表面的负电荷之间的静电作用使之形成更为紧密的复合物，这些结果显示Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球能使pDNA的转染效率显著增强，并且Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球具有一定的生物安全性。同时与聚乙酰亚胺相比，Fe₃O₄-SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球可显著提高pDNA的转染效率。

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引言

肿瘤的基因治疗是将外源性基因导入肿瘤细胞中，对缺损或致病的基因或其功能进行修复，从而达到治疗肿瘤的目的。在基因治疗中选择合适、低毒、对人体和环境无害的载体，使基因高效地转移至靶向部位并有效表达相关产物尤为关键。良好的载体应具备对正常细胞和组织无损害、高负载量、高稳定性、靶向性、高靶组织滞留性、对组织和细胞膜高渗透性等特点。目前常用的基因载体主要有脂质体、质粒和病毒3种。质粒和病毒基因载体具有潜在的安全问题，而脂质体类载体在体内不稳定，并且对药物缺乏缓释作用，较大限制了它们作为基因载体的临床应用。因此，探索具有良好物理化学性质和生物学性质的基因具有极其重要的理论意义和临床应用价值。

聚乙烯亚胺具有较高的转染效率，是一类重要的聚阳离子非病毒基因载体，是研究热点之一^[1-6]。聚乙烯亚胺单体中含有2个碳原子和1个氮原子，分枝型的聚乙烯亚胺分子中可含有伯胺、仲胺和叔胺，每个胺都可以质子化，从而带上大量的正电荷，通过静电作用包裹DNA或siRNA。转入细胞之后，聚乙烯亚胺可以通过质子海绵效应快速地逃离溶酶体，显示出较高的基因转染效率。有研究表明，随分子质量的增大，聚乙烯亚胺的转染效率会显著增强，但是其毒性也会显著增加。高分子质量的聚乙烯亚胺(如PEI25k)易于与细胞膜发生黏附，从而在膜表面聚集，干扰膜和膜蛋白的正常功能，并且影响细胞信号转导过程。为此，许多研究者对聚乙烯亚胺进行修饰或将低分子质量的聚乙烯亚胺进行交联，开发了各种衍生物，既降低了毒性又提高了其转染效率^[7-11]。

研究表明，50-150 nm的微球通过Enhanced Permeability and Retention (EPR)效应，最有利于实现肿瘤被动靶向。但EPR靶向是一个被动的过程，难以令基因载体在肿瘤上达到满意的累积量，通常不到注射剂量的百分之一。因此，如何能够大幅度增加基因药物对肿瘤组织和细胞的主动靶向性和开发相应的给药系统就显得尤为重要。近年来，热、电和磁场等在实现肿瘤主动靶向研究中的作用日趋显现，其中具有独特性能的磁性纳米粒子，特别是Fe₃O₄纳米粒子为肿瘤的早期诊断和治疗带来了新的机遇，展示出诱人的前景，成为备受研究者青睐的肿瘤靶向载体^[12-15]。目前，纳米技术在肿瘤诊断和影像方面已获得重大成效，然而纳米材料用于基因和药物载体所需的剂量远高于肿瘤的侦测剂量，牵涉到很多临床上的瓶颈障碍，诸如纳米材料与人体的相容性、与细胞间的相互作用，还有纳米粒在体内的代谢等问题。很多目前被广泛应用于癌症侦测方面的纳米材料，诸如金、钆(Gd)和量子点等都不适合用作基因载体。因此纳米技术目前多是单方面运用到肿瘤诊测或是药物基因传递两个方向，二者缺乏学科间的交叉和渗透。新一代理想的肿瘤靶向载体应该具备良好的安全性、稳定性、生物相容性、靶组织滞留性和可控释放性，同时应将主动靶向和被动靶向结合起来以提高靶向性，将诊断和治疗结合起来以实现诊治一体化。与其他各种纳米材料相较，氧化铁纳米磁球已被广泛使用为临床诊测肿瘤MRI的主要载体材料^[16]。由于它可以通过铁离子的代谢机制从体内排除，在血液浓度超过临床使用剂量的百倍以上也不会产生毒性，所以具有优良的人体相容性。同时由于它本身具有磁性，用作药物载体可通过体外磁场引导实现肿瘤靶向作用^[17-18]。这种兼含诊断和治疗双重功能的载体材料，不但允许用MRI来实际观察磁球在肿瘤累积的程度，而且能够利用影像来同步诊断药物对肿瘤治疗的效果。

纳米磁粒应具有良好的稳定性、生物相容性和较长的血液半衰期。氧化铁纳米磁粒易聚集，欲构筑靶向基因传递系统，通常需利用小分子稳定剂(油酸，功能化环糊精等)、无机材料包覆(SiO₂，Au等)及天然和聚合高分子(右旋糖苷、壳聚糖、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等)对其进行表面修饰及功能化^[19-22]。二氧化硅(SiO₂)具有良好的生物相容性、化学稳定性，采用惰性无机材料 SiO₂包覆 Fe₃O₄微球，不仅能防止氧化铁核的化学降解，还有助于进一步的生物或化学基团的官能化，这一技术在磁共振成像^[23-24]、药物靶向载体^[23,25]、生物分子纯化等生物医学领域具有广阔的应用前景^[26]，目前已成为生物医学纳米材料研究的热点。如有研究通过硅修饰制备了生物相容的Fe₃O₄纳米胶囊，其步骤包括以二氧化硅层包覆ß-FeOOH纳米粒子，经热处理后形成二氧化硅层包覆的中空磁性纳米粒子，而后经过还原及剥离硅壳层后获得磁性纳米胶囊^[27]；而其他核-壳型磁性纳米粒子如CoFe₂O₄@SiO₂和Fe₃O₄@SiO₂(FITC)/ PAH/pVEGF等也被详细报道^[28-29]。

鉴于氧化铁磁球和SiO₂的这些优良性质，实验设计了一种具有超顺磁性的基因输送体系，先通过乳化溶剂挥发法制备了Fe₃O₄纳米粒子聚集体，再利用stober法成功合成了超顺磁性Fe₃O₄/SiO₂核壳型微球^[30]，进一步在该微球表面修饰聚乙烯亚胺，得到超顺磁性Fe₃O₄/SiO₂-聚乙烯亚胺复合微球，并以绿荧光蛋白基因GFP为模型基因，评价其对HeLa细胞的转染情况。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程
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材料方法

设计：样本观察实验。

时间及地点：于2013年9至12月在天津市临床药物关键技术重点实验室，天津医科大学药学院完成。

材料：

实验方法：

Fe₃O₄纳米粒子的制备：150 mL水溶解80 mmol/L FeCl₂(1.596 g)及16 mmol/L FeCl₃(4.328 g)后，50 ℃电动搅拌，倒入12.5 mL NH₃·H₂O搅拌30 min，磁分离洗涤至中性。

Fe₃O₄/SiO₂核壳型微球的制备：将Fe₃O₄分散于100 mL水中，电动搅拌，加1.2 mL油酸，Ar₂保护，70 ℃搅拌 3 h，溶液变成灰黑色乳液，离心洗涤，用乙醇洗2次，得到油酸修饰的Fe₃O₄，固体分散于环己烷中。取2 mL 0.08 g/L油酸修饰Fe₃O₄的环己烷溶液倒入30 mL 2.5 g/L SDS水溶液，超声分散0.5 h，电动搅拌，60 ℃，通Ar₂，挥发环己烷。12 h后离心，固体分散于10 mL Tween-80水溶液 (0.9 g/L)中。将50 mL乙醇，1.5 mL NH₃·H₂O，1.0 mL H₂O混合于100 mL三口烧瓶中，30 ℃水浴，电动搅拌，加0.3 mL TEOS，预水解20 min，加入3 mL Fe₃O₄-Tween80 (0.01 g/mL)水解反应20 min后停止反应。12 000 r/min离心15 min，用乙醇洗涤，得到Fe₃O₄/SiO₂核壳型微球。

Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球的制备：称取 100 mg Fe₃O₄/SiO₂微球溶于80 mL 吡啶，加入过量的丁二酸酐，室温下机械搅拌48 h，停止反应，加少许酸中和，离心获得Fe₃O₄/SiO₂-COOH，水洗3遍，转至丙酮中，置于真空干燥箱干燥。称取60 mg干燥的Fe₃O₄/SiO₂-COOH粉末，将其溶于10 mL水中，加入191.7 mg EDC(100 mmol/L)和115.1 mg NHS (100 mmol/L)，超声溶解，置于37 ℃油浴，搅拌1 h，停止反应，加入500 mg聚乙酰亚胺，置于 37 ℃油浴，继续搅拌4 d，离心获得Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺，水洗多次。通过测量Zeta电位等判断聚乙酰亚胺是否修饰到Fe₃O₄/SiO₂微球上。

体外转染实验：

电泳实验：配制1%葡聚糖凝胶，加入EB后立即混匀灌胶，灌胶后将梳子垂直插入其中，待胶凝固后，拔除梳子，置于电泳缓冲液中，并除尽气泡。将Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球(5 g/L)与pDNA(0.512 g/L)按照不同的质量比(29∶1，39∶1，49∶1，59∶1，68∶1，78∶1，88∶1)混合，放置1 h，分别加入2 μL Loading Buffer缓冲液，上样，进行电泳。

转染：将体积分数75%乙醇浸泡过夜的玻璃片置于24孔板中，按5.0×10⁴/孔的密度接种Hela细胞，置于37 ℃、体积分数5%CO₂孵箱中培养。待细胞长到60%-70%，根据电泳结果得出的最佳负载量将绿色荧光蛋白基因pDNA(0.512 g/L，1 μg/孔)与Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球(5 g/L)和聚乙酰亚胺(7.8 g/L)按照不同负载量的倍数混合，加入500 μL基本培基，放置1 h。吸去全培基，将质粒和载体的混合溶液加入对应孔中，置于培养箱中培养。6 h后吸去混合溶液，用PBS洗5遍，每孔加入2 mL全培基(即含体积分数10%胎牛血清、100 U/mL青霉素及100 mg/L链霉素的DMEM培养基)，继续培养36 h，弃去培基，用PBS洗3遍，用40 g/L多聚甲醛溶液固定20 min，吸干多聚甲醛，用PBS洗3遍，待干燥后，用封固剂封固制样，置于共聚焦荧光显微镜下观察荧光，评估Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球对绿色荧光蛋白基因的转染能力。

主要观察指标：Fe₃O₄/SiO₂-聚乙酰亚胺复合微球的表征及转染能力。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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研究表明，50-150 nm的微球通过Enhanced Permeability and Retention (EPR)效应，最有利于实现肿瘤被动靶向。但EPR靶向是一个被动的过程，难以令基因载体在肿瘤上达到满意的累积量，通常不到注射剂量的百分之一。因此，如何能够大幅度增加基因药物对肿瘤组织和细胞的主动靶向性和开发相应的给药系统就显得尤为重要。近年来，热、电和磁场等在实现肿瘤主动靶向研究中的作用日趋显现，其中具有独特性能的磁性纳米粒子，特别是Fe₃O₄纳米粒子为肿瘤的早期诊断和治疗带来了新的机遇，展示出诱人的前景，成为备受研究者青睐的肿瘤靶向载体^\。目前，纳米技术在肿瘤诊断和影像方面已获得重大成效，然而纳米材料用于基因和药物载体所需的剂量远高于肿瘤的侦测剂量，牵涉到很多临床上的瓶颈障碍，诸如纳米材料与人体的相容性、与细胞间的相互作用，还有纳米粒在体内的代谢等问题。很多目前被广泛应用于癌症侦测方面的纳米材料，诸如金、钆（Gd）和量子点等都不适合用作基因载体。因此纳米技术目前多是单方面运用到肿瘤诊测或是药物基因传递两个方向，二者缺乏学科间的交叉和渗透。新一代理想的肿瘤靶向载体应该具备良好的安全性、稳定性、生物相容性、靶组织滞留性和可控释放性，同时应将主动靶向和被动靶向结合起来以提高靶向性，将诊断和治疗结合起来以实现诊治一体化。与其他各种纳米材料相较，氧化铁纳米磁球已被广泛使用为临床诊测肿瘤MRI的主要载体材料。由于它可以通过铁离子的代谢机制从体内排除，在血液浓度超过临床使用剂量的百倍以上也不会产生毒性，所以具有优良的人体相容性。同时由于它本身具有磁性，用作药物载体可通过体外磁场引导实现肿瘤靶向作用。这种兼含诊断和治疗双重功能的载体材料，不但允许用MRI来实际观察磁球在肿瘤累积的程度，而且能够利用影像来同步诊断药物对肿瘤治疗的效果。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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超顺磁Fe₃O₄/SiO₂-聚乙烯亚胺复合微球的制备及基因传递应用

The preparation of superparamagnetic Fe₃O₄/SiO₂-polyethyleneimine composite particles and their applications in gene delivery

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