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无线植入设备实现脑肿瘤精准治疗 - 中山大学徐炳哲团队突破胶质瘤治疗难题

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2024-12-15 11:02

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胶质母细胞瘤（GBM）因其强侵袭性和高复发率，被称为最具挑战性的脑部恶性肿瘤之一。传统治疗方法如化疗和手术因耐药性和难以完全切除肿瘤而效果受限，患者的平均生存期仅约15个月。

近日， 中山大学徐炳哲教授团队 近期发表了一项重要研究，展示了一个可植入、无线供能的肿瘤治疗装置 UP-MPH-TTD ，为胶质母细胞瘤的治疗带来了全新解决方案。

突破性研究：小型化装置实现高效治疗

研究团队设计的 UP-MPH-TTD装置基于 MXene/PVA水凝胶 核心材料，利用其高导电性和生物相容性，通过超声波供能生成特定的电磁交变场，干扰癌细胞的分裂过程，而不影响正常神经元。装置采用 硼硅玻璃 封装，仅 6毫米长，直径1.2毫米，适合精准植入脑组织。

与传统需要复杂布线的电极系统不同， UP-MPH-TTD通过超声无线供能，使患者能够在日常活动中接受治疗。这一技术突破显著提高了灵活性和使用便捷性。

实验验证：体外抑制率达 92%，体内肿瘤面积减少73%

1. 体外实验

研究人员从临床患者提取 GBM细胞并进行体外培养。在超声激发下，UP-MPH-TTD装置产生频率为200 kHz、场强为1.4-1.6 V/cm的电场。经过12小时的刺激，癌细胞的增殖率降低了 92% 。

2. 体内实验

装置被植入到肿瘤小鼠大脑中，在超声（功率 0.3-0.4 W/cm²）驱动下连续治疗4周。结果显示，治疗组小鼠的脑肿瘤面积比对照组减少了 73% ，显著优于现有的化疗药物（ 19.4%）和传统肿瘤治疗场（TTF，58%）疗法。

3. 安全性评估

为评估长期安全性，装置被植入动物体内超过一个月。实验显示，装置引发的炎症反应与传统银电极相似，且未观察到任何异常行为或生存率降低，证实了其良好的生物相容性。

研究意义：胶质母细胞瘤治疗的全新方向

UP-MPH-TTD装置的成功开发为胶质母细胞瘤治疗带来了以下关键价值：

1. 显著提升治疗效果 ：实现了更高的肿瘤抑制率，体外92%，体内肿瘤面积减少73%。

2. 创新技术突破 ：无线超声供能解决了传统布线复杂、患者行动受限的问题，同时提升了治疗精准度和能效。

3. 长期安全性 ：装置可长期植入使用，显示出广泛的临床应用潜力。

这种UP-MPH-TTD装置是一种微创、高效且灵活的胶质母细胞瘤治疗工具。它不仅突破了传统疗法的限制，还为脑肿瘤患者带来了新的治疗希望。

这项研究为未来脑部肿瘤精准治疗和植入式设备的发展奠定了重要基础。目前，研究团队计划进一步优化装置性能，并启动临床试验，让这一技术早日惠及更多患者。

Schematic and operating principles of the UP-MPH-TTDs.

In vitro and in vivo experiments

原文链接：

Xiaoping Hu , Ziyi Qiu , Yilin Yang , Ting Xu , Kai Sheng , Weicheng Lu , Jingdun Xie , Bingzhe Xu

Advanced Science

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202309610