為了突破治療癌症的“霰彈槍”式方法——即用有毒化學物質或放射線轟擊惡性細胞，但這會在過程中殺死周圍的健康細胞——哈佛-麻省理工學院健康科學與技術部 (HST) 的研究人員正在使用奈米技術來開發“尋找並摧毀”模型，以精確瞄準並瓦解腫瘤，同時不損傷附近的正常組織。
HST 對生物醫學採取跨學科方法。它由來自麻省理工學院、哈佛醫學院、哈佛大學、波士頓地區教學醫院和其他研究中心的醫生、科學家和學生組成。由 HST 副教授、麻省理工學院電氣工程與計算機科學系的桑吉塔·巴蒂亞 (Sangeeta Bhatia) 領導的一個研究團隊在《先進材料》雜誌上報告稱，他們已經開發並測試了可注射的多功能奈米粒子——尺寸為十億分之一米的粒子——他們期望這些粒子成為一種新的、有效的抗癌武器。（為了提供一些概念，人類頭髮的寬度約為 80,000 奈米，或 0.003 英寸。）
奈米粒子可以透過多種方式幫助治療癌症。它們可以被引入血液中，以定位和繪製腫瘤，以便醫生了解他們所面對的情況。奈米粒子也可以被設計成攜帶藥物有效載荷，這些藥物可以在腫瘤附近甚至內部釋放，以縮小或消除腫瘤。
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HST 研究人員已經試驗了聚合物包覆的氧化鐵奈米粒子，這些奈米粒子透過 DNA 束縛帶結合在一起，以幫助他們透過磁共振成像建立腫瘤的可檢視像。為了測試這些粒子，研究人員將小鼠植入充滿奈米粒子的腫瘤樣凝膠，並將這些小鼠放入杯狀電線圈的孔中，電線圈透過磁脈衝啟用奈米粒子。
研究人員對金屬氧化鐵粒子進行輻射，直到將它們結合在一起的 DNA 鍵斷裂，釋放出熒光材料。“我們只是想專注於使用我們可以檢測到的有效載荷來表徵動力學和溫度敏感性，”HST 研究生傑夫·馮·馬爾扎恩 (Geoff von Maltzahn) 說，他自 2004 年專案啟動以來一直致力於該專案。
研究人員正在研究 DNA 序列，以衡量熱量在奈米粒子到達體內腫瘤後啟用奈米粒子的點。HST 團隊成員表示，DNA 束縛帶的一個優勢是其熔點是可調的——科學家可以透過建立具有不同 DNA 序列的不同長度的連線來控制奈米粒子之間鍵斷裂的時間。
將奈米粒子暴露於低頻電磁場會導致它們輻射熱量，從而擦除束縛帶並釋放藥物。HST 研究人員使用的磁場中的波的頻率範圍與無線電波的頻率範圍相同（介於 350 和 400 千赫茲之間）。這些波可以無害地穿過身體，並且僅加熱奈米粒子。相比之下，會煮熟組織的微波的功率大約強一百萬倍，頻率以千兆赫茲為單位測量。
馮·馬爾扎恩和包括巴蒂亞在內的其他六位研究人員大約在一年前完成了他們的初步研究，現在正計劃用更具治療性的有效載荷取代最初的熒光有效載荷，例如可以直接注射到腫瘤中以從內向外攻擊腫瘤的酶。他們的目標是最終能夠將奈米粒子靜脈注射到血液中，並根據需要透過熱或磁力啟用這些粒子。
一個懸而未決的問題是：奈米粒子在使用後會發生什麼？馮·馬爾扎恩說，由於這些粒子是可生物降解的，聚合物很可能會進入肝臟並被消除；鐵可能會被血液吸收。儘管奈米級癌症治療具有潛力，但研究人員無法預測此類治療何時可能上市。