我们通过将高磁热转化效率的涡旋磁氧化铁纳米材料与水凝胶有机复合构建了新型自适应磁性水凝胶，有效平衡了磁性凝胶中颗粒添加量，凝胶流变性能及功能改善之间的构效关系，实现了磁热疗与化疗的高效协同，可显著抑制乳腺癌的复发。这一研究思路可广泛用于开发多种功能型纳米凝胶复合材料。

利用具有光学、磁学等性质的纳米颗粒与水凝胶材料复合所制备的功能型复合材料，可具有多模式成像和诊疗的功能，在生物医学领域受到广泛的关注。然而，尽管纳米颗粒的掺杂在赋予水凝胶新的功能方面取得了很多成功，但颗粒掺杂对水凝胶流变性能的副作用却未引起相关研究者的足够重视。这种副作用往往功能水凝胶的性能与预期有较大差距，导致实际诊疗效果不理想，特别是在磁性水凝胶的设计中这个问题尤为突出。众所周知，乳腺癌的术后复发和转移是导致治疗失败的主要原因，有研究表明结合了多模式磁热疗和化疗的磁性水凝胶已被认为是治疗局部复发和转移的有效替代方法，然而，但由于目前大多数磁性凝胶载体的磁热效率低、流变性能差，严重影响了治疗效果。

我们课题组针对这一个问题，将具有高磁热转化效率的涡旋磁纳米环颗粒与具有自适应性功能的水凝胶结合，很好的平衡了凝胶的磁热疗效和流变性能之间的构效关系，与化疗药物结合，可显著提高乳腺癌复发的抑制效果。相关结果发表在Advanced Healthcare Materials（DOI: 10.1002/adhm.201900203）上。

新一代涡旋磁畴纳米颗粒是一种具有特殊形貌的铁磁或亚铁磁纳米材料，由于特殊的尺寸边界效应，导致稳定的磁化方向是环状封闭结构形成涡旋磁畴。涡旋磁氧化铁纳米环在无磁场情况下，颗粒之间磁偶极相互作用力弱；有磁场情况下，涡旋态到洋葱态的磁化反转过程导致较大的磁滞曲线面积。上述特征保证涡旋磁纳米环在可形成稳定磁溶胶的同时，具有比超顺磁氧化铁高一个数量级的磁热效率值（~3000 W/g）。该研究团队将这种具有特殊磁畴结构的纳米颗粒表面修饰DHCA分子，与具有自愈合和自适形性质的壳聚糖-聚乙二醇衍生物水凝胶有机复合，实现高磁感性升温性能的同时有效的降低了颗粒在凝胶中的添加量。在同等升温性能下，涡旋磁氧化铁较超顺磁氧化铁掺杂量降低了~17倍，大大减小了颗粒添加对凝胶本身性质的影响，保留了凝胶的可注射性、自愈性、自适形性以及肿瘤微环境响应的药物释放性能。小鼠体内的降解实验表明，涡旋磁凝胶在体内14天后的残留体积为初始注射体积的53.5%，且未引起小鼠局部炎症反应，具有良好的生物安全性。此外，该磁性水凝胶不会在磁热条件下产生药物“突释”，可长期持续的给药。乳腺癌术后小鼠模型的治疗结果表明：涡旋磁氧化铁功能化的磁性水凝胶介导的热化协同治疗可促进抗癌药物阿霉素分子选择性的进入癌细胞细胞核，从而有效抑制乳腺癌术后的局部复发和转移。该思路对开发功能型纳米复合凝胶材料具有很好的指导意义。