湖南大学陈卓课题组Chem. Biomed. Imaging综述 | 磁性烯碳纳米囊的制造、分类和诊疗应用

英文原题：Magnetic Graphitic Nanocapsules: Fabrication, Classification and Theranostic Applications

通讯作者：陈卓，湖南大学；徐逸婷，湖南科技大学

作者：Xin Xia (夏昕), Zhaoxin Wang (王兆鑫), Zhiwei Yin (尹志威), Yanxia Yang (杨艳霞)

背景介绍

结合治疗和诊断能力的磁性纳米平台有望将生物医学推向下一代个性化医疗。现在最常用的磁性纳米材料为氧化铁纳米颗粒（Iron oxide nanoparticles, IONs），而磁学性能更好的磁性金属纳米颗粒因其表面与体积比（surface-to-volume ratio）极具增加，表面能极高，导致磁性金属在生理条件下容易被氧化，维持不了自身的高饱和磁化强度，在生物应用的过程中受阻。

磁性烯碳纳米囊(Magnetic Graphitic Nanocapsules, MGNs)通过在磁性金属纳米颗粒上原位生长寡层石墨烯碳，对金属核进行致密地包裹与隔离，有效地解决了上述问题。凭借其优异的磁性和多功能性而成为生物医学领域的前沿工具。

本综述回顾了一系列MGNs的合成与应用（图1），介绍了现有的MGNs的合成方法，并为设计与合成MGNs提供了建议。文章重点介绍了MGNs在生物医学应用研究中的最新进展，例如多模态成像、磁导航、成像引导治疗和协同治疗等。最后讨论了MGNs的一些未来方向，这些方向可以在生物医学领域产生潜在影响。

图1.  综述图片介绍（TOC）

内容介绍

现有的研究已报道多种不同尺寸和不同金属内核的MGNs（如图2所示），通过调节尺寸可以有效改变MGNs的饱和磁化强度。调节内部合金的组成可以赋予MGNs更多的功能，如AuCo@G同时具有SERS性能与MRI成像造影剂的性能，CoPt@G 纳米酶活性和磁导航性，极大地丰富了MGNs的功能性，扩展了应用范围。

图2.  MGNs的分类示意图。

利用其优异的磁学性能与化学稳定性，MGNs可作用于胃部这一具有极端生理条件的器官（图3），在交变磁场（Alternating magnetic field, AMF）的作用下，MGNs可以提供深层热疗，从而对胃部疾病进行治疗，包括对幽门螺旋杆菌感染的干预（图3a），协同治疗（图3b）等。此外，还可以构筑能在活体内捕获循环肿瘤细胞（Circulating Tumor Cell, CTC）的集成捕获装置（integrated trapped device, ITD）并对CTC进行杀灭（图3c，d），展现了广阔的生物应用前景。

图2.  (a) FeCo@G 干扰幽门螺杆菌感染的示意图。(b)AMF下FeCo@G气凝胶的示意图，该装置能触发一氧化氮的产生以协同治疗幽门螺杆菌。(c)通过类血管集成捕获装置去除CTC的示意图。(d) AMF下大鼠腹主动脉ITD的红外热成像图。

在静磁场、振荡磁场、和交变磁场等不同类型的磁场下，MGNs可以获得各种特殊性能，例如运动、成像和磁热转换，从而以最小的侵入方式达到诊断和治疗目标。综上所述，不同类型的磁场可以赋予MGNs不同的功能，这使得MGNs成为优秀的治疗诊断平台成为可能。

综述发表在高质量期刊Chemical & Biomedical Imaging上，湖南大学博士研究生夏昕为文章的第一作者，陈卓教授、徐逸婷副教授为通讯作者。

Chem. Biomed. Imaging  2023, ASAP

Publication Date: March 13, 2023

https://doi.org/10.1021/cbmi.3c00013

Copyright © 2023 The Authors. Co-published by Nanjing University and American Chemical Society