巨噬细胞是机体固有免疫系统中的重要组成成员,在体内稳态,免疫功能和病理进展(例如癌症和动脉粥样硬化以及组织再生)中发挥关键作用。巨噬细胞具有极化成不同表型的能力,以实现不同的生物功能,其中包括促炎性的M1表型和促愈合的M2表型。这两种表型具有不同的生物学功能,M1型巨噬细胞促进炎症,杀伤肿瘤,也介导ROS诱发的组织损伤;而M2型巨噬细胞消除炎症,促进肿瘤发展,抑制免疫。二者在不同的疾病当中扮演着不同的角色,如何对其进行实时远程调控,让其按照预想的表型方向进行极化是一个挑战。磁热疗在肿瘤治疗方面已经进行了大量的研究,并对其杀伤机制有了一定的推论。但仍然有新的机制不断被发现,对磁热疗机制进行补充完善。最新的研究发现,介导磁热疗的氧化铁纳米材料自身在肿瘤微环境中具有改变肿瘤相关巨噬细胞(TAMs,Tumour-associated macrophages)表型的能力。且有报道,利用氧化铁纳米材料介导外磁场产生的力学效应对细胞进行分化调控。以上这些发现,提示我们氧化铁纳米材料自身的性质及其在外磁场介导下产生的效应可能通过对巨噬细胞的作用来对肿瘤磁热疗产生贡献,这引起了我们对氧化铁纳米材料介导的磁热效应对巨噬细胞影响的关注,以及这种影响在肿瘤磁热疗中的作用。本论文的研究内容分为以下几个部分:(1)利用高温有机热分解法制备出了尺寸均一,形貌为圆球形的7 nm和16 nm超顺磁氧化铁纳米颗粒,根据X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD),振动样品磁强计(VSMVibrating Sample Magnetometer,VSM)表征结果可知,两种颗粒均为四氧化三铁,磁学性能好且表现为超顺磁性。由动态光散射(Dynamic Light Scattering,DLS)测得的颗粒水动力学直径数据表明两种颗粒分散性良好。利用水热法制备出了尺寸均一,形貌为圆环型的70 nm涡旋磁氧化铁纳米环。根据XRD,DLS表征数据,制备的纳米环成分为四氧化三铁,分散性较好。(2)利用脂多糖对巨噬细胞系RAW 264.7细胞的肿瘤坏死因子(Tumor Necrosis Factor-α,TNF-α)的诱导效应,进行细胞膜表面的磁热效应对巨噬细胞分化影响的探究。前期试验中,对两种超顺磁氧化铁纳米颗粒(Superparamagnetic Iron Oxides,SPIOs)进行了细胞毒性检测,确定了颗粒可使用的安全浓度范围。本实验中用7 nm与16 nm超顺磁氧化铁纳米颗粒与细胞进行短时孵育,使颗粒粘附在细胞膜表面,在脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)对巨噬细胞诱导的同时,施加外磁场诱发细胞膜表面的磁热效应,从而观察对巨噬细胞极化的影响。最终发现7 nm颗粒实验组在外磁场的作用下,表现出对LPS诱导TNF-α效果的抑制作用,且此作用是由于磁热效应,而不是颗粒作用所致。(3)为了探究磁热疗中的磁热效应是否对巨噬细胞极化有影响,我们进行了巨噬细胞内磁热效应对其极化的影响。由于在肿瘤磁热疗中,纳米材料会在肿瘤部位滞留较长时间,巨噬细胞将会内吞更多的纳米材料。因此本实验使巨噬细胞与纳米材料共孵育更长的时间,且选用了磁热效能更高的涡旋磁氧化铁纳米环(Ferrimagnetic vortex-domain nanorings,FVIOs)。最终发现FVIOs使巨噬细胞发生了一定的极化,这与以前报道相符合,但其介导外磁场产生的磁热效应使巨噬细胞的极化进一步加强。(4)构建了小鼠乳腺癌模型,并进行了磁热处理。对小鼠进行了4T1小鼠乳腺癌原位瘤模型的构建,并在肿瘤生长到一定体积后,进行瘤内注射FVIOs,并进行磁热处理。结果表明磁热疗对肿瘤的杀伤效果非常明显。后续试验将会对肿瘤进行切片,进行免疫组化试验,进一步探究其内部巨噬细胞的极化情况。