功能性纳米材料在药物搭载、病灶定位、影像增敏、电磁吸收乃至传热强化等方面具有独特的优势，正逐步应用于医学成像、靶向化疗及肿瘤高低温治疗等领域。然而目前所用的纳米颗粒多为非生物降解材料，如金、碳纳米管等。这些材料自身具有一定副作用，注入人体后，极有可能长期滞留，从而带来潜在的风险。例如，研究表明1.4nm尺寸以下的金纳米颗粒会诱导细胞凋亡。为使纳米医学技术得到真正的规模化临床应用，亟需找到高安全性功能纳米材料或制剂。

近期，由刘静研究员领导的理化技术研究所低温生物与医学实验室及清华大学医学院生物医学工程系医学微系统技术实验室联合小组，在为肿瘤纳米治疗技术寻找毒副作用小、生物相容性好的纳米材料方面取得了新的进展。他们提出了基于可生物降解镁基纳米材料的肿瘤冷、热治疗方法，系列论文发表于纳米医学领域知名期刊：Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (Di et al., doi:10.1016/j.nano.2012.02.010, 2012)及International Journal of Nanomedicine (Wang et al., vol.7, pp.4715-4725, 2012)；其中前者被选为Feature Article及Cover Article，主编对该文的致辞：“This is a great achievement, because feature articles in any given issue are papers with the highest expected impact.”

在题为A new nano-cryosurgical modality for tumor treatment using biodegradable MgO nanoparticles的文章中，作者们基于实验室所研制的低温医疗装备，构建了纳米冷冻治疗及测试平台，对加载纳米氧化镁颗粒的冷冻治疗过程中微观冰晶成核机理及宏观强化传热问题进行了深入研究，并对术后组织的损伤效果进行了系统评估。结果表明，氧化镁纳米颗粒的加载可显著增强目标组织内冰晶的成核率，同时可大幅提升纳米颗粒加载区域组织的传热性能，从而对肿瘤细胞造成更为彻底的杀灭。此外，这种材料还可对冰球的生长方向、形状和大小予以调控。更为重要的是，氧化镁已被证实为一种无毒、生物相容性好且可完全生物降解的材料，而降解后形成的镁离子是人体内必需的核心营养元素之一。因此，为增强治疗效果加载到人体病灶部位的镁基纳米材料，在完成治疗后将无需担心其滞留所造成的影响。上述特点对于实现精确化、绿色化及适形化肿瘤冷冻消融具有十分重要的意义。此前，实验室曾就可生物降解的药物洗脱型镁合金血管内支架的降解特性进行过研究，本次工作部分基于前期成果，但将镁基纳米材料用于肿瘤冷冻消融治疗尚属首次尝试。

在另一项高温热消融研究工作Biodegradable magnesium nanoparticles enhanced laser hyperthermia therapy中，作者们将可生物降解纳米镁颗粒引入到激光的强化吸收和加热过程中。试验证实，具有优异传热性能（低密度和高热导率）的纳米镁溶液，可使激光热疗剂量得以显著提升并快速覆盖靶区组织；同时，高温下诱发的镁与水发生反应时释放出的大量热量进一步增强了热消融的效果。作为对比研究，试验还发现，颜色呈白色的纳米氧化镁颗粒几乎不具备激光强化热疗作用，与此不同的是，颜色呈暗黑色的纳米镁颗粒溶液则大大强化了激光的吸收、加热乃至受激生热作用，其独特的可生物降解特性使得高效的绿色化激光消融治疗成为可能，而镁基纳米材料在成本上也远低于当前激光纳米热疗中较为推崇的纳米金颗粒或其衍生的壳状或笼状结构材料，因而更有利于今后的临床推广应用。

长期以来，理化所和清华大学医学院联合小组在肿瘤纳米冷热治疗领域已开展了大量研究，曾于国际上首次提出纳米冷冻治疗学新方向，出版了系统总结冷热疗定量理论与应用技术的前沿性学术专著《低温生物医学工程原理》及《肿瘤热疗物理学》，推动了相关学科的发展。在长期的纳米医学模式探索中，研究组一直着力寻找可广泛用于肿瘤临床的高安全性纳米材料，此次镁基纳米材料的引入为此开启了一扇大门，事实上，这类纳米材料由于其优异的可降解特性还可拓展应用到更多纳米医学领域。

相关研究工作得到了国家自然科学基金及清华大学自主科研基金资助。

图1 可生物降解纳米冷冻治疗动物试验情形及冰球形成情况

图2 兔子腿部加载纳米镁溶液前(A)、后(B)经受激光照射治疗时的红外热图

图3 Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine封面及封底