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前言

在各国政府大规模推行新冠疫苗注射以后,随之而来的除了大量的死亡和副作用案例外,在注射部位产生磁性的现象也被各个媒体报道,而且从最新曝光的视频,进入体内的磁性物质除了在注射部位产生磁性意外,还能进行自我复制,导致注射疫苗的人变成一个行走的磁体。那么这种奇异的现象是如何产生的呢, 本文将对磁性的原理及其磁性物质在疫苗中的应用进行梳理,希望能够抛砖引玉,帮助人们解开疫苗的谜团。

磁性与人体

我们知道,世界由物质组成,物质由分子原子组成,原子由原子核和(核外)电子组成。在原子核外的广阔区域内,电子不停地自转,并且绕着原子核旋转。原子的磁矩是物质磁性的来源,而原子的磁矩又主要来自于电子的自旋磁矩和轨道磁矩的贡献。磁矩是用来描述载流线圈或微观粒子磁性的物理量。磁矩越大,磁性越大。

不只是磁铁具有磁矩,载流线圈、电子、分子、行星等都具有磁矩,行星如地球有磁矩,故有了地球的南北磁极。在无外磁场的情况下,具有磁矩的一小片区域的原子能在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来而形成自发磁化小区域,称为磁畴。在未经磁化的铁磁质材料中,每一个磁畴内部都有确定的自发磁化方向,有很大的磁性,但大量磁畴的磁化方向各不相同因而使整个铁磁质对外不显磁性,但他们的磁性仍然保留,如果施加一个外加磁场或通电,内部的每一个磁畴就会沿着同一个方向排列,是物体表现出外在的磁性。

磁性是一种物理现象,是指物质放在不均匀的磁场中会受到磁力的作用。磁性表现为顺磁性或者铁磁性是指物质会趋向于朝向磁场较强的区域,即被磁场吸引。有些材料可以受到外部磁场的影响,产生跟外部磁場同樣方向的磁化向量的特性,这样的物质具有正的磁化率。与順磁性相反的现象被称为抗磁性,反磁性物质则会趋向于磁性较弱的区域移动,成为磁场排斥,还有一些物质入自旋玻璃和反铁磁性等,会与磁场有更复制的关系。

超顺磁性是指当某些具有磁性的颗粒小于某个尺寸时,外场产生的磁取向力太小而无法抵抗热扰动的干扰,而导致其磁化性质与顺磁体相似。磁性颗粒变成超顺磁性的临界尺寸与温度有关,像是在室温铁粒的临界大小为12.5奈米,而在4.2K时半径为2.2奈米还是铁磁性的。

纳米磁珠

人体的铁大多都存在于蛋白质内部,与卟啉环和氧产生配位键,形成较稳定的结构,不易被磁化,也很难被磁铁吸引。而且,铁元素广泛分布在人体内,虽然总量比较大,但并不是聚集在某一片区域,因此对于磁场的敏感程度很小,产生的磁力微乎其微。

随着纳米科学和纳米技术的迅速发展,越来越多的纳米材料被用于生产、生活。超顺磁氧化铁纳米颗粒(SPIONs)是一种重要的生物医用纳米材料, 除用于核磁共振成像 (MRI)外, 还可用于靶向给药、基因治疗和热疗等。

纳米磁珠是由四氧化三铁或三氧化二铁等磁性微球与各种含活性功能基团的二氧化硅等材料复合而成的具有一定磁性及特殊表面结构的球形微粒。由于四氧化三铁或三氧化二铁两者均为自然磁铁,这意味着SPIONs可以被永磁体吸引。超顺磁性磁铁颗粒小于临界尺寸时具有单畴结构。一般将超顺磁性磁铁颗粒分类为:50~180 nm的SPIONs,10~50 nm的超小型超顺磁性氧化铁纳米粒子(USPIONs),小于10 nm的超顺磁性氧化铁纳米粒子(VSPIONs),通过聚合作用给磁性微球表面增添不同功能基团如-C00H、-OH等,也可共价结合酶、细胞、抗体等生物活性物质,磁珠便被赋予了多种活性功能,即形成多种性质磁珠。

当超顺磁性材料的尺寸减小至一定程度后,如纳米级,可称为磁性纳米材料,并具有单畴结构;当材料的尺寸小于临界尺寸(一般为20 nm)时,磁性纳米材料的磁自旋将无序排列,呈现超顺磁性,表现为其在交变磁场作用下,会被迅速磁化,并可随着磁场发生定向移动,而磁场一旦撤去后,其磁化强度又降为零,即在无外加磁场下,其并不表现出磁性。这使磁性纳米材料具有良好的可操作性,而其较弱的磁相互作用也使其可在适当修饰后获得良好的分散性。此外,在结合了某些药物后,可通过外加磁场使其到达靶向位置,起到靶向治疗的效果。

前沿研究

目前有关SPIONs物理化学特性对其在体内代谢行为的影响了解还不够充分,利用同位素示踪技术观测SPIONs在小鼠体内的分布。实验得到的主要结果如下

  1. SPIONs的主要靶器官为肝脏和脾脏,并富集于肝脾巨噬细胞的溶酶体中。在肝脏和脾脏中会在短期引起不同程度的氧化损伤, 但均在第7天恢复到正常水平, 但均未造成明显的器质性损伤。 
  2. 采用两种不同标记方式(64Cu和59Fe)得到的放射性SPIONs代谢方式相似,主要随粪便排泄出体外,其次是尿液。尾静脉注射的放射性SPIONs半小时内被从血液中清除,而离子对照组的清除速度较慢且清除率较低。 (3) 在注射纳米颗粒 7天后的巨噬细胞中, 吞噬了大量SPIONs的溶酶体周围存在铁蛋白受体, 说明部分被溶酶体降解的铁离子通过与铁蛋白的结合参与到体内铁代谢过程中。

目前,在疫苗研发和生产领域,纳米磁珠除了用于mRNA和DNA的纯化外,还被越来越多应用于疫苗通向人体的传送系统。例如,已经有科学家研究利用铁蛋白(一种几乎在所有生物中都存在的蛋白质)制成的纳米颗粒,向人体输送新冠病毒S蛋白片段作为抗原。研究人员在雪貂模型上测试了这种疫苗,结果所有接种疫苗的雪貂都产生强中和抗体,并且获得比对照组了更强的保护效力。另外在DNA疫苗研究方面,也已经有不少利用超级磁性纳米颗粒传输DNA研究。也有讲siRNA通过磁性纳米可以导入体内进行艾滋疫苗研究的报道。

SPIONs是通过结合抗癌药物、基因、多肽、放射性核素、抗炎药等来实现靶向传递的一种纳米级系统,具有广泛的应用前景。大量的纳米级材料均可运用到载药系统中,包括微胶粒、脂质体、聚合物囊泡、纳米颗粒和树状大分子或聚合物。自从发现SPIONs可被定位后,其被认为是一种很有效的纳米载体。SPIONs-药物复合体经注射后进入血液循环,可通过在肿瘤区域施加外加磁场来使其在靶向区域积聚;同时还可通过MRI显像来证实药物是否到达目标位置。在外界磁场的作用下,负载药物的SPIONs可迅速到达靶向位置或病变区域,并通过扩散、溶解、内吞作用、溶酶体裂解等方式释放药物。还有些药物传递系统通过pH值、温度、渗透压和酶活性变化来智能地控制药物释放速度和释放量。其主要原理为:药物一般是通过共价键或离子键结合到磁性纳米颗粒表面,要想把药物释放至靶向位置,连接磁性纳米颗粒和药物之间的键必须断裂,而这些共价键或离子键的断裂可通过外部刺激方式如pH值、温度、酶活性和渗透压的变化来触发。

毒性与副作用

SPIONs可通过人体内生的铁代谢途径进行降解 ,被释放的铁首先在肝脏代谢,然后被用于红细胞合成或通过肾脏排出人体外。尽管SPIONs在低质量浓度下一般是安全的,但有研究结果表明SPIONs会阻滞细胞周期的G0和G1期 。Mahmoudi等发现,经SPIONs干预的细胞内有气体小泡存在且细胞颗粒度增加,提示SPIONs具有使细胞进行自我吞噬的毒性。

在新冠疫苗的研究中,在今年三月发表的文章中,将PEG化葡聚糖包覆的超级磁性氧化铁纳米粒子(SPION)将会是一个非常有前途的传输系统。目前推测,注射疫苗后产生血栓除了和S蛋白对血管内皮习惯的损害有关外,磁性纳米粒子通过磁性聚集血液中的铁蛋白造成血栓也是一个可能的因素,另外,如果mRNA纯化后磁珠粒子没有去除,或者磁珠纳米粒子被脂质包裹形成的传输系统在进入细胞后,也可能由于其结构和电荷的特殊性使得mRNA不能被降解,因此mRNA能持续不断的产生刺突蛋白对机体造成损害推理也有一定的合理性。总之,随着疫苗副作用的发酵和各类研究的深入,疫苗的真相终会被解开,脂类纳米粒子和磁性纳米粒子是否和如何被用于疫苗中,一定会给公众和受害者一个答案。


编辑、发布:文非

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