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磁力治疗是国际上新兴的一种肿瘤物理治疗手段。如何提高力学作用效率和生物利用效率是磁力治疗的难题。磁性材料是磁力治疗的基石，高治疗效率要求磁性粒子所产生的磁力要达到pN级别，而所需的材料的粒径需要达到微米级别，不利于其在生物体内的输送和降解。与此同时，多级生物屏障的存在以及肿瘤的异质性、耐受性等难题，导致癌症像一道天堑横亘在人类的健康道路上。线粒体作为细胞内最重要的细胞器之一，参与了细胞内众多重要分子的生物合成与新陈代谢，并在维持Ca2+和氧化还原系统的平衡中起着重要的作用，此外，线粒体的损伤或功能紊乱还可以激活细胞凋亡通路。因此，线粒体被认为是磁力治疗肿瘤细胞最有效的靶点之一。
本课题利用具有优异磁学性质、粒径为20nm的锌掺杂纳米磁方块(scMNPs)作为纳米磁力刀的核心，通过线粒体靶向高分子的修饰，可以使纳米磁力刀靶向至肿瘤细胞的线粒体，最终在外加磁场的诱导下，将磁场能量分别转换为热能和机械能，从而达到杀死肿瘤细胞的目的。具体研究内容如下：
1)通过水热法以及有机热解法合成多种不同粒径、组成和形貌的磁性纳米材料，最终确定了粒径为20nm的锌掺杂纳米磁方块作为纳米磁核，并分别在磁力搅拌、超声、探头超声的作用下利用半胱氨酸(Cysteine，Cys)通过配体置换将scMNPs上的有机配体分子置换，以期得到水溶性的、单分散的scMNPs@Cys。
2)通过不同高分子的表面修饰，研究所得材料的功能和相应性质；系统性考察了FITC和QDs修饰的功能化的磁性纳米材料的荧光产率和成像效果。
3)通过激光共聚焦实验观察材料在细胞中的线粒体靶向过程并通过细胞电镜验证亚细胞结构中的材料分布及含量。
4)将scMNPs@Cys@PLL@TPP(MCPT)与细胞共孵育24h后，置于旋转磁场以及高频交变磁场中，分别利用Calcein-AM/PI染色的方法定性地比较磁热、磁力以及联合两种方式后的治疗效果，再利用台盼蓝染色计数的方法定量的表征该材料在不同方式下的治疗效率。
5)通过JC-1染色以及细胞凋亡试剂盒的检测分析细胞在磁热、磁力治疗后的生命进程。经过力学模拟和分析可知：磁力治疗主要是通过MCPT在线粒体内部产生约81.5pN·μm的剪切力矩，从而导致线粒体结构的损伤，而磁热治疗主要是由于MCPT在线粒体内部产热，两种方式均可以不同程度地导致线粒体膜电位的下降以及线粒体功能的紊乱，最终使该肿瘤细胞走向凋亡进程，并且磁热和磁力有明显的协同作用，不仅能够提高对肿瘤细胞的杀伤效果，而且可以加速细胞的凋亡进程。
本文详细介绍了该线粒体靶向磁性纳米材料的制备和表征方法，系统研究了其在细胞内的生物分布、磁热和磁力治疗效率、作用方式以及作用机制。
本课题利用具有优异磁学性质、粒径为20nm的锌掺杂纳米磁方块(scMNPs)作为纳米磁力刀的核心，通过线粒体靶向高分子的修饰，可以使纳米磁力刀靶向至肿瘤细胞的线粒体，最终在外加磁场的诱导下，将磁场能量分别转换为热能和机械能，从而达到杀死肿瘤细胞的目的。具体研究内容如下：
1)通过水热法以及有机热解法合成多种不同粒径、组成和形貌的磁性纳米材料，最终确定了粒径为20nm的锌掺杂纳米磁方块作为纳米磁核，并分别在磁力搅拌、超声、探头超声的作用下利用半胱氨酸(Cysteine，Cys)通过配体置换将scMNPs上的有机配体分子置换，以期得到水溶性的、单分散的scMNPs@Cys。
2)通过不同高分子的表面修饰，研究所得材料的功能和相应性质；系统性考察了FITC和QDs修饰的功能化的磁性纳米材料的荧光产率和成像效果。
3)通过激光共聚焦实验观察材料在细胞中的线粒体靶向过程并通过细胞电镜验证亚细胞结构中的材料分布及含量。
4)将scMNPs@Cys@PLL@TPP(MCPT)与细胞共孵育24h后，置于旋转磁场以及高频交变磁场中，分别利用Calcein-AM/PI染色的方法定性地比较磁热、磁力以及联合两种方式后的治疗效果，再利用台盼蓝染色计数的方法定量的表征该材料在不同方式下的治疗效率。
5)通过JC-1染色以及细胞凋亡试剂盒的检测分析细胞在磁热、磁力治疗后的生命进程。经过力学模拟和分析可知：磁力治疗主要是通过MCPT在线粒体内部产生约81.5pN·μm的剪切力矩，从而导致线粒体结构的损伤，而磁热治疗主要是由于MCPT在线粒体内部产热，两种方式均可以不同程度地导致线粒体膜电位的下降以及线粒体功能的紊乱，最终使该肿瘤细胞走向凋亡进程，并且磁热和磁力有明显的协同作用，不仅能够提高对肿瘤细胞的杀伤效果，而且可以加速细胞的凋亡进程。
本文详细介绍了该线粒体靶向磁性纳米材料的制备和表征方法，系统研究了其在细胞内的生物分布、磁热和磁力治疗效率、作用方式以及作用机制。