TiO2光催化杀伤癌细胞是一种探索中的治疗癌症的新方法，其基本原理是紫外光激发TiO2产生光生空穴-电子对，它们与水和溶解氧作用生成活性氧组分(OH·、H2O2、HO2·)等，这些活性氧组分直接或通过一系列过氧化链式反应破坏生物结构，从而杀伤癌细胞。但此法杀伤癌细胞的效率较低，对癌细胞的杀伤选择性不强，而且紫外光易灼伤组织甚至诱发突变。 这些问题成为制约其应用于临床的瓶颈。
磁靶向给药系统是近年来靶向治疗恶性肿瘤的一种新途径。它是将药物和适当的磁性材料(如Fe3O4等)及必要辅助材料制备成磁性药物，在外磁场作用下选择性地将药物输送到肿瘤部位，减少药物在其它部位的分布，降低毒副作用。由于磁性纳米颗粒粒径较小(10-100 nm)，能够穿透毛细血管并逃脱网状内皮系统的吞噬到达肿瘤组织深处，具有较长的血液循环时间，因此成为靶向治疗恶性肿瘤的研究热点。前期动物实验和临床研究表明，磁性纳米颗粒可将药物成功导向肿瘤部位，疗效显著，且无明显副作用。
基于以上背景，山西医科大学药学院的研究人员选择了这个课题，首先拟对纳米Fe3O4-TiO2复合物的制备方法进行改进，采用三种低温溶胶-凝胶法制备具有不同Fe3O4掺杂量的磁靶向纳米Fe3O4-TiO2复合物，通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱、荧光光谱(FS)及振动样品磁强计(VSM)等对其进行多方面表征，筛选出均匀包覆、分散性好、磁性能优异及光催化活性较高的纳米Fe3O4-TiO2复合物，然后分别以紫外光和可见光为激发光源，将其应用于梯度磁场强度作用下杀伤HepG2细胞的研究。
此次研究设计四组实验，即阴性对照组、光照对照组、阳性对照组和实验组。
首先将1.5 mL HepG2 单细胞悬液接种于24 孔板相应的孔中，置于CO2培养箱中孵育24 h。 待细胞贴壁长至24孔板的85%以上时，弃去旧培养液。
阴性对照组处理：常规培养HepG2细胞。
光照对照组处理：在设定的各孔中加入1.5 mL新鲜培养液，分别用高压汞灯或LED灯照射30min。照射完毕，继续孵育24 h，检测细胞存活率。
阳性对照组处理：在设定的各孔中加入以培养液配制的300μg·mL-1 的纳米TiO2混悬液1.5 mL，分别在各孔下施加磁感应强度为0、0.5、1.0 和1.3 T的外磁场，同时用高压汞灯或LED灯照射30min。其余同光照对照组。
实验组处理：同阳性对照组处理，只是将纳米TiO2混悬液换为纳米Fe3O4-TiO2复合物混悬液。
上图为Fe3O4-TiO2光催化杀伤HepG2 细胞的实验装置图。图中所采用的光源为300 W的高压汞灯和50 W的LED 紫光灯，二者的主波长分别为365nm 和420-425 nm。使用高压汞灯时，在24孔板上加盖滤光片，仅使得348-372nm波长范围内的光透过。为了减少灯的热效应，在实验中将超净工作台上的换气扇开启。另测定了照射40min后24孔板内各组的温度为35℃，该温度不会对细胞造成损伤。为了防止光的散射和外部光源的干扰，整个超净工作台四周采用铝箔包裹，前方用黑布遮盖。调整光源与24孔板之间的距离，采用光强测定仪测定其实际光强。
HepG2细胞存活率的测定：将各组细胞孵育完毕后，弃去旧培养液，用磷酸盐缓冲液(PBS)清洗细胞2次，向每孔中加入1.5mL的新培养液及40μL浓度为0.01 mol·L-1的MTT贮存液。 继续孵育4h后，弃去原培养液，在每孔中加入DMSO 600μL，于摇床上振荡10min。待结晶溶解后， 从每孔中吸取400μL溶解液分别置于96孔板的2个相应孔位中，即每种干预在96 孔板上有6个复孔。这样可以避免96孔板底部沉积的纳米粒子对光的阻碍而导致结果偏高。待所有溶解液转移完毕后，将96孔板置于酶联免疫检测仪(即酶标仪)中，以DMSO 200μL的孔为调零孔，490nm为检测波长，测定各孔的吸光度(OD)值。HepG2细胞的相对存活率(RS)用以下公式计算：RS=ODt/ODi×100%，其中ODi为阴性对照组的吸光度值，ODt为其余各处理组的吸光度值。
结论：采用三种低温溶胶-凝胶法制备了具有不同Fe3O4掺杂量的纳米Fe3O4-TiO2复合物， 通过XRD、TEM、FTIR光谱、UV-Vis光谱、FS光谱及VSM分析等对其进行了多方面表征，结果显示方法三制备的掺杂量为5%的纳米Fe3O4-TiO2复合物具备核-壳结构，在混悬液中的平均粒径约为50nm，分散性较好，具有较强的光催化活性和良好的磁响应性，同时将纳米TiO2的光响应范围拓宽至444nm。其在外磁场作用下对肝癌HepG2细胞的紫外光和可见光催化杀伤效应均强于纳米TiO2，且其杀伤效应在0-1.0 T范围内随着外磁场强度的增大而增强。可见光激发纳米Fe3O4-TiO2杀伤HepG2细胞的效率稍弱于紫外光，但二者差距较小，因此考虑采用可见光作为激发光源，进行磁靶向纳米Fe3O4-TiO2复合物抗肿瘤效应的进一步研究。