第二章、 原理及文獻回顧
2.2 磁性奈米粒子
子所呈現的超順磁臨界尺寸也不同。
磁性奈米粒子因具有良好的特性，常應用於許多領域。應用在生 物醫學上必須要有無生物毒性、水溶性、生物相容性。其中，水溶性 是重要的考量，不溶於水的物質在人體液中容易聚集沉澱，阻塞血管 造成生命危險。生物相容性方面，其定義相當廣泛，在材料的應用面 的部分，一般最基本的訴求就是不引發過敏及急性發炎反應，若奈米 粒子需在循環系統中輸送，則必需考量血液相容性。圖 7 為氧化鐵 粒子在人體血流中依粒徑大小而有不同的半生期，人體對不同粒徑的 奈米粒子有不同的代謝方式(Arruebo et al., 2007)。
圖 7、不同粒徑的磁性奈米粒子在血液中半生期及代謝路徑之示意圖
磁性粒子目前在治療方面應用有藥物輸送(Drug Delivery) 以及 磁熱療法(Hyperthermia)。藥物輸送是利用磁性粒子做為載體，與特 定分子、抗體、蛋白質結合，來做為藥物輸送之應用，先將磁性載體 在循環系統中以磁場控制，轉移位置到欲治療之部位，並透過特定細 胞對某些特定分子的專一性，使磁性粒子累積於細胞內，或甚至控制 到細胞的某些胞器內，進行磁性標靶治療(Mahmoudi et al., 2011)，如 圖 8。應用上的優點是能使用少劑量的藥物，而於特定治療部位達到 較高的濃度，以降低藥物對其他組織器官的副作用。
溫熱療法則是利用腫瘤細胞相較於正常細胞較不耐熱的原理，將 溫度加熱到42℃-46℃即可殺死腫瘤細胞。而通常加熱的方式可分為 超音波熱治療、雷射熱治療及電、磁熱治療三種。其中，磁熱治療較 不會產生過熱情形，乃是較溫和的局部溫熱療法。目前多為利用Fe3O4 磁性奈米粒子進行溫熱療法，優點是具有無毒性、尺寸小可穿透血管、
能以磁場作導向等。腫瘤細胞比正常細胞更易吞入奈米粒子，且在奈 米粒子表面修飾特定分子後，更可進一步使作用目標更侷限於腫瘤細 胞(Mahmoudi et al., 2011)，提高治療效率，如圖 9。
圖 9、表面修飾前後的奈米粒子被腫瘤細胞吸收之示意圖，奈米粒子 在經特定修飾後可更容易被腫瘤細胞所吸收(Mahmoudi et al., 2011)
磁性奈米粒子也可應用於診斷病灶，如核磁共振造影(Magnetic Resonance Imaging﹐MRI)以及細胞標記、分離組織工程 (Cell labeling/
cell separation/ magnetic tissue engineering technology) ；在 MRI 應用 方面，超順磁氧化鐵奈米粒子為 FDA 所核准在 MRI 應用之顯影劑 (Lewin et al., 2000)。MRI 是種革命性的醫學診斷工具，可用於診斷疾 病的病灶部位。特定的組織、器官對磁性奈米粒子有專一性的吸收，
因此，可對比出特定器官或確認腫瘤的病灶，提高 MRI 診斷的準確 性。而新型的磁性可注射水凝膠(Magnetic injectable hydrogels)也可由 MRI 確認是否確實運送到病灶，因此對於藥物輸送的研究也很有幫
圖 10、細胞標記、分離組織工程之示意圖 (a)磁性標記與細胞分離 (b) 磁性組織工程(Corchero et al., 2009)
2.2.1 以固態研磨法製備磁性奈米粒子
現今製備磁性奈米粒子之方式非常多，大致可分為物理方法與化 學方法兩類。以生成的介質來分類可分為氣相、固相、液相合成法。
常見的製程方法有固態研磨法（solid-grinding）、化學共沉澱法
（co-precipitation）、水熱法（hydrothermal method）、溶膠-凝膠法
（sol-ge）等(Mahmoudi et al., 2011)。
固態研磨法是在隔絕氧氣的環境下，以瑪瑙研缽將金屬鹽類、界 面活性劑、氫氧化鈉等粉末研磨，混合均勻後以高溫退火得到磁性奈 米粒子。固態研磨法中，加入的原料莫耳比是影響合成產物關鍵因素；
其優點是可以大量合成，缺點為製程中需高溫退火，有機物無法直接 修飾於粒子表面。若要應用於生醫材料，還需於退火後進一步進行表 面修飾。故本文以超音波震盪來包覆界面保護劑於粒子表面。本實驗 研究選擇利用固態研磨法製備鈷鐵氧化物奈米粒子。