ACS Nano |硼酸铁纳米束用于磁共振成像引导硼中子捕获疗法

硼中子俘获疗法（BNCT）因其在治疗肿瘤方面的有效性而备受关注。临床前和临床研究寻求高硼含量的材料。与此同时，成像引导 BNCT 不仅能够确定最佳中子辐照时间和所需剂量，还对评估治疗效果具有重要意义。其中，通过热分解法合成了硼酸铁（Fe₂B₂O₅）纳米束。首先，硼酸铁纳米束富含硼，能为 BNCT 提供足够的硼。其次，纳米束的磁性特性能够增强磁共振成像（MRI）对比度，便于监测该物质的分布。通过改变合成温度、时间和前驱体浓度，可以调节纳米束的大小和形态。为增强胶体稳定性和生物相容性，硼酸铁纳米束被涂覆一层硅（IBNBs@SiO₂）。体外和体内实验表明 IBNBs@SiO 2 具有 T1 对比剂的功能 。此外，细胞和小鼠在 IBNBs@SiO 2 处理后进行热中子照射，显示出有效抑制黑色素瘤生长。因此，IBNB 具有 MRI 引导 BNCT 的潜力。

该研究以题为“Iron Borate Nanobeams for Magnetic Resonance Imaging-Guided Boron Neutron Capture Therapy”发表在ACS Nano上。

图1

IBNBs的合成与表征。（a）IBNBs的合成过程。（b−c）纳米梁的TEM、HRTEM、SAED图像及XRD图谱。（d−e）所制备IBNBs的Fe 2p和B 1s的XPS谱图。

图2

在不同温度、反应时间和浓度条件下合成的IBNBs的尺寸与磁性能。（a）分别在250 °C、280 °C和310 °C下合成的纳米梁的TEM图像，以及不同温度下所得纳米梁的磁滞回线。（b）分别反应1、7和10小时合成的纳米梁的TEM图像，以及不同反应时间合成的纳米梁的磁滞回线。（c）在浓度分别为2、10和20 mmol/L条件下合成的纳米梁的TEM图像，以及不同浓度下合成的纳米梁的磁滞回线。比例尺 = 100 nm。

图3

二氧化硅包覆IBNBs（IBNBs@SiO₂）的细胞摄取表征。（a, b）所合成IBNBs@SiO₂的TEM图像。（c）IBNBs@SiO₂的SAED图像。（d）IBNBs@SiO₂的动态光散射结果。插图为分散在超纯水中的IBNBs@SiO₂。（e）不同浓度IBNBs@SiO₂孵育24小时后B16F10细胞的细胞活力（n = 5）。（f）在相同硼剂量下，不同孵育时间后B16F10细胞的硼摄取量（n = 3）。（g）分别用IBNBs@SiO₂孵育0和24小时的B16F10细胞的代表性共聚焦显微镜图像。比例尺 = 10 μm。

总结

在硼中子俘获疗法（BNCT）中，如何让硼元素高效富集于肿瘤，同时实现治疗过程的精准监控，一直是研究者关注的重点。苏州大学高明远团队开发出一种铁硼酸盐纳米梁（Fe₂B₂O₅），为这一难题提供了新的解决思路。这种纳米材料通过热分解法合成，不仅硼含量高，还具备独特的顺磁特性，可作为T1磁共振成像造影剂，实时显示其在体内的分布情况。研究人员通过调控温度、时间和前体浓度，能够精确控制纳米梁的尺寸与形貌，并在其表面包覆二氧化硅，提升水溶性与生物相容性。

实验结果显示，这种纳米梁被肿瘤细胞摄取后，在热中子照射下显著抑制了小鼠黑色素瘤的生长，同时未引起明显的毒副作用。其在肿瘤部位维持高浓度、均匀分布，并结合磁共振成像提供的成像引导，为确定最佳照射时机提供了依据。这项研究将高硼含量与磁共振成像功能融合于一体，为BNCT的精准化和可视化提供了新的策略，也展示了铁硼酸盐纳米材料在诊疗一体化中的应用潜力。

参考文献：