CN1899622A - 将磁场作用于磁性颗粒的应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物医药领域，特别涉及一种将磁场作用于磁性颗粒的应用方法，该方法利用交变电磁场或是脉冲磁场作用于磁性颗粒及其携带物，通过磁转染，有效的释放和靶向输送携带物作用于组织或细胞，进行生物治疗，还可利用交变电磁场或是脉冲磁场作用于磁性颗粒，通过磁热疗升高指定组织或细胞的温度，进行生物治疗，其优点是，利用交变或脉冲磁场输送基因，具有快速有效的特点，对于肿瘤细胞和组织，将基因磁转染和磁热疗法相结合，具有快速、靶向、高效的特点。

Description

将磁场作用于磁性颗粒的应用方法

技术领域

本发明涉及生物医药领域，特别涉及一种将磁场作用于磁性颗粒的应用方法，具体的讲是涉及一种利用交变或脉冲磁场，促进磁性颗粒携带物的输送方法，以及再利用磁性颗粒进行温热疗法的应用。

背景技术

基因治疗是从20世纪80年代发展起来的最具革命性的医疗技术，是将人正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的的生物医学高技术。基因疗法是针对疾病的根源而不是表现的症状来治疗疾病的，有别于目前多数其它诊疗技术手段。理论上讲，从遗传性疾病到癌症，从感染性疾病到心血管疾病......，基因治疗几乎无所不能。基因治疗目前已广泛用于治疗那些严重威胁人类健康和生命、目前无有效治疗方法的疾病，如癌症、心血管病、遗传病和艾滋病等。深圳市赛百诺基因技术有限公司自主开发了我国第一个基因治疗I类新药——重组人p53腺病毒注射液(商品名：今又生，Gendicine)，产品上市，成为世界上第一个基因治疗新药。有关专家预测：基因治疗将形成巨大产业，是21世纪的科学、医药和商业。2002年约有300家基因治疗的专业公司。一些大的跨国制药公司纷纷与之形成战略合作，以便争夺未来的新产业领域和医药市场。“人类基因组计划”的实施和成果，不仅使人类认识了人类自身，而且为基因治疗的研究、开发和产业化提供了巨大的源头。有资料显示：美国对基因治疗作为一个技术平台、作为一个产业和产业方向、作为一个经济增长点在积极地发展。

外源基因自己不能主动进入细胞，欲进入细胞内必须借助一定的技术方法。通常把基因治疗中将治疗基因导入细胞内的运载工具称作载体，分为病毒载体和非病毒载体两大类。

病毒载体是良好的载体。重组人p53腺病毒注射液就是此类。但是病毒载体具有遗传毒性或制备纯化复杂等问题尚待解决。非病毒载体，包括脂质体，直接注射，受体介导基因转移技术，磷酸钙共沉淀法，电穿孔法，显微注射法等。脂质体无毒性和免疫原性，但转染效率低；直接注射法有效但工作耗力费时；磷酸钙共沉淀法和DEAE-Dextran法简便但效率低；电穿孔法快速有效但有时会使细胞受到伤害。

2002年由C Plank提出采用磁转染法进行基因输送，它利用无毒纳米磁性颗粒吸附基因，利用静磁场作为动力使基因载体在短时间内高浓度接近或跨越细胞膜，可以快速有效的输送基因，如果载体基因治疗时还可以利用磁场实现治疗的靶向性。所以该方法具有有效、快速、简便、无毒、靶向性的优点。

恶性肿瘤成为威胁人类健康和生命的杀手之一，2001年我国肿瘤发病人数约为189万，死亡人数约为136万。手术切除、放疗与化疗被认为是迄今最有效的治疗手段。但手术切除将造成身体伤残，放疗与化学药物又常因副作用放弃治疗。人们一直期望找到一种既能有效杀灭肿瘤细胞，又创伤小的肿瘤治疗手段。

热疗方法正好具有这样的特点：肿瘤细胞容易对在41℃-47℃的温度敏感而死亡，而正常细胞却不受影响。热疗方法已经成为治疗肿瘤继手术、放疗、化疗和生物治疗后的第五种治疗肿瘤方法。

肿瘤热疗是应用各种致热源的热效应，将肿瘤区或全身加热至有效治疗温度范围并维持一定时间以杀灭肿瘤细胞的一种技术方法。但是现有的方法非常复杂，且所产生的副作用大，使得该方法无法得到推广使用。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种将磁场作用于磁性颗粒的应用方法，该方法利用交变电磁场或是脉冲磁场作用于磁性颗粒及其携带物，通过磁转染，有效的释放和靶向输送携带物作用于组织或细胞，进行生物治疗，还可利用交变电磁场或是脉冲磁场作用于磁性颗粒，通过磁热疗升高指定组织或细胞的温度，进行生物治疗。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种将磁场作用于磁性颗粒的应用方法，其特征在于该方法采用如下的步骤：首先制备用来转染组织或细胞的磁性颗粒和治疗用品的混合物；将制备好的混合物加入到生物组织或细胞中；之后对所选定的组织或细胞施加磁场，使磁性颗粒以及吸附在磁性颗粒表面的欲导入细胞物在交变磁场作用下释放而进入细胞。

治疗用品为治疗基因，或是治疗药物。

所述的磁场为交变电磁场和脉冲磁场中的一种、或二者的组合、或者是至少一种与静磁场的组合。

上述的步骤还可以包括对在组织或细胞中的磁性颗粒施加交变磁场，使其产生运动，而使组织细胞温度升高。

上述的磁性颗粒为纳米级磁性纳米颗粒。

交变磁场和脉冲磁场的磁场频率可以由50Hz到1KHz，也可以由1KHz到250KHz，强度由0.1T到4T，时间由1分钟到4小时或更长。

本发明的优点是，利用交变或脉冲磁场输送基因，具有快速有效的特点，对于肿瘤细胞和组织，将基因磁转染和磁热疗法相结合，具有快速、靶向、高效的特点。

具体技术方案

以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例一：

使用含10％胎牛血清的DMEM细胞培养基，直径30mm的培养皿培养血管内皮细胞EC，培养皿中加入含核酸质粒报道基因GFP(绿色荧光蛋白基因)载体为0.45μg，基因GFP与纳米磁性颗粒的比值为1∶2，混合后，加入0.1ml的1M的NaCl水溶液，使基因GFP包覆在磁性颗粒的表面。放置于交变电磁场作用15分钟。培养换液，放置37℃含5％CO2培养箱培养24小时。对照的培养皿中加入核酸质粒报道基因GFP载体为0.45μg，不经过和磁性颗粒混合和电磁场。24小时后荧光显微镜观察。结果经交变磁场作用的细胞有95％的细胞发出绿色荧光，细胞有绿色荧光说明GFP基因被输送入细胞，并且得到表达出绿色荧光蛋白(GFP)，进而说明交变磁场的转染是有效的。而作为对照，不经过交变电磁场作用，只有50％的细胞发出绿色荧光，说明转染效果远没有经过交变电磁场作用的转染效果好。

实施例二：

使用含10％胎牛血清的DMEM细胞培养基，直径30mm的培养皿培养血管内皮细胞EC，培养皿中加入含核酸质粒报道基因Luciferase载体为0.45μg，基因Luciferase载体与纳米磁性颗粒的比值为1∶2，混合后，加入0.1ml的1M的NaCl水溶液，使基因Luciferase载体包覆在磁性颗粒的表面。放置交变电磁场作用15分钟。培养换液，放置37℃含5％CO2培养箱培养24小时。对照的培养皿中加入核酸质粒报道基因Luciferase载体载体为0.45μg，不经过和磁性颗粒混合和磁场。24小时后裂解细胞，离心10000rpm30秒，加入底物蛋白，立即用荧光光度计Luminometer测量。结果经交变磁场作用的细胞光度值平均为2000，而作为对照，不经过交变电磁场作用，细胞光度值平均为300，结果显示电磁转染在肿瘤中Luciferase的表达量相对于没有电磁转染的情况下的表达量要提高接近7倍。

实施例三：

使用含10％胎牛血清的DMEM细胞培养基，直径30mm的培养皿培养乳综癌细胞MCF-7，在细胞中加入含有3-0.01μg的治疗基因HSV-TK载体的纳米磁性颗粒混合物。放置交变磁场作用，15分钟后停止。再用高频交变磁场作用于乳腺癌细胞30分钟。培养换液，放置37℃含5％CO2培养箱培养36小时。用MTT方法测定对细胞的杀伤率。另外只用磁转染的核酸输送基因HSV-TK载体治疗和只用交变磁场的温热疗法作为实验的对照。磁转染和磁温热疗法结合的实验结果杀伤50％的肿瘤细胞的治疗基因的浓度为0.1ug/ml，而同样条件下的对照实验的乳腺癌细胞杀伤50％的肿瘤细胞的治疗基因的浓度为0.4ug/ml。相同条件下只用交变磁场的温热疗法的细胞杀死率为磁转染和磁温热疗法结合的40％左右。显示磁转染和磁温热疗法结合作用于肿瘤细胞的效果优于单个不结合方法。

说明将磁转染的核酸输送基因治疗和交变磁场的温热疗法结合使用的治疗效果要优于单个方法的治疗效果。

可见如果对于肿瘤来说，在核酸输送后，可以再利用该磁性颗粒加以交变磁场进行温热疗法，可以有效的治疗肿瘤或其它疾病。

磁性纳米颗粒结合交变磁场的热疗方法易简单实用，副作用少，一般先将一些纳米级磁性纳米颗粒注入病人肿瘤内或供应肿瘤的动脉内，外加交变磁场，使这些纳米颗粒肿瘤组织中运动并成为热源，肿瘤组织因此而被加热，从而抑制了肿瘤细胞的活性，而正常细胞不受影响。该类研究已经取得了较好的实验结果。

我们以交变磁场作为基因转染时的动力，包覆聚合物的磁性颗粒携带目的基因大量的聚集于细胞表面，磁场的作用力使之方便的跨膜进入细胞，不需要配体和受体结合即可将基因导入细胞。交变电磁场和静磁场转染相比，可以使基因在运动中有更多的机会进入细胞，另外在动态过程中，吸附在磁性颗粒表面的基因容易释放而进入细胞，这样基因转染更快，效率更高。经过实验揭示磁转染确实具有简便有效的特点。

磁热疗和磁转染都使用磁性纳米颗粒作为它们的热疗的热源和基因治疗的载体，都可以用于肿瘤的治疗。一方面采用交变和脉动磁场进行磁转染基因输送，另一方面将磁转染和磁热疗相结合肿瘤进行治疗。因此将磁转染和磁热疗结合起来对肿瘤进行治疗，可获得比单项治疗效果更好的结果，甚至超过两种治疗方法效果相加的结果，以期得到更好的治疗效果。

Claims (8)

1、一种将磁场作用于磁性颗粒的应用方法，其特征在于该方法采用如下的步骤：首先制备用来转染组织或细胞的磁性颗粒和治疗用品的混合物；将制备好的混合物加入到生物组织或细胞中；之后对所选定的组织或细胞施加磁场，使磁性颗粒以及吸附在磁性颗粒表面的欲导入细胞物在交变磁场作用下释放而进入细胞。

2、根据权利要求1所述的一种将磁场作用于磁性颗粒的应用方法，其特征在于所述的治疗用品为治疗基因。

3、根据权利要求1所述的一种将磁场作用于磁性颗粒的应用方法，其特征在于所述的治疗用品为治疗药物。

4、根据权利要求1所述的一种将磁场作用于磁性颗粒的应用方法，其特征在于所述的磁场为交变电磁场和脉冲磁场中的一种、或二者的组合。

5、根据权利要求1所述的一种将磁场作用于磁性颗粒的应用方法，其特征在于所述的磁场为交变电磁场和脉冲磁场中的至少一种与静磁场的组合。

6、根据权利要求1所述的一种将磁场作用于磁性颗粒的应用方法，其特征在于所述的步骤还包括对在组织或细胞中的磁性颗粒施加交变磁场，使其产生运动，而使组织细胞温度升高。

7、根据权利要求1所述的一种将磁场作用于磁性颗粒的应用方法，其特征在于所述的磁性颗粒为纳米级磁性纳米颗粒。

8、根据权利要求1所述的一种将磁场作用于磁性颗粒的应用方法，其特征在于将制备好的混合物加入到生物组织或细胞中之前，先用盐溶液稀释混合物，使欲导入细胞物包覆在磁性颗粒的表面。