无创肿瘤治疗新方式,石墨烯助力癌症治疗成果发布!

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本文专家:胡克  南京医科大学生物医学工程与信息学院博士  


3月12日,南京医科大学科研团队在老牌科研杂志社Wiley旗下专门报道前沿医疗手艺和材料的期刊《Advanced Therapeutics》(中文译名“进步医疗”) 2020年第3期,以封面论文形式,刊发了一篇名为“基于石墨烯柔性器件的非侵入式特别远红外肿瘤治疗新方式”(A Graphene-Based Flexible Device as a Specific Far-Infrared Emitter for Noninvasive Tumor Therapy)的论文,激发存眷。


《Advanced Therapeutics》封面


论文首要作者南京医科大学生物医学工程与信息学院的胡克博士、根蒂医学院的俞婷婷博士与烯旺新材料科技有限公司开展合作,在其无创肿瘤治疗的应用研究中,将其研发的石墨烯器件发射的远红外,与碳纤维器件发射的远红外进行了对比实验发现:石墨烯器件辐射的远红外具有更强的诱导肿瘤细胞凋亡的能力,可显著按捺乳腺癌中转移性强、预后较差、灭亡风险较高的三阴性乳腺癌细胞在裸鼠体内的恶性增殖及转移。


石墨烯器件组裸鼠身上的移植瘤平均尺寸最小,同时没有示意出显着的体重下降


基于该器件的多种设备已经获得二类医疗工具批文,后续将持续在机制和临床前沿应用等方面开展深入研究。


今朝肿瘤治疗体式存在局限性


固然我国癌症诊疗手艺水平有了很大的成长,但治疗首要靠外科手术、化学治疗(化疗)、放射治疗(放疗)。这些手段在治疗癌症的同时,弗成避免的存在一些副感化。


肿瘤放疗、化疗的目的是杀死癌细胞,而尽量削减对正常细胞发生弗成逆性的损害。但今朝尚未发现有选择性感化的放疗药物。所以,化疗药物的细胞毒感化和放疗发生的生物效应和损坏感化 ,不光仅感化于肿瘤细胞,也损害正常细胞,导致全身和局部的毒副回响。[1]


放射治疗中最常见的全身症状有乏力、头晕、胃纳减退、恶心等;在头颈部癌的放疗中, 几乎都有分歧水平的口腔或咽喉部粘膜回响,咽喉部声带水;食管癌放疗后常有吞咽难题, 局部痛苦,烧灼感,影响进食。[2]


而外科手术切除肿瘤后,术后的伤口愈合过程中存在的炎症回响,或者会引起肿瘤转移的发生。[3]


是以,跟着手术、放化疗等治疗瓶颈的显现,热疗作为一种汗青悠长的疾病治疗方式,为肿瘤治疗供应了新偏向。


热疗,惹人饮茶存眷的肿瘤“绿色疗法”


热疗(hyperthermia)一词源于希腊文,意思是高热或过热,是一门陈旧的医学。宽泛来说,我国的药物熏蒸、药浴、热水浴、温泉浴、艾灸、火罐等治疗疾病的方式,都属于热疗。[4]


肿瘤热疗,就是用加热体式治疗肿瘤的一种方式,即行使有关物理能量在肿瘤组织中沉淀而发生热效应,使肿瘤组织温度上升到有效治疗温度,并维持一段时间以杀死癌细胞,又不伤害正常细胞的一种治疗方式,被国际医药界称之为“绿色疗法”。热疗在治疗肿瘤中,具有四大特点。 [5]


01

不伤害正常细胞


热疗可以直接感化于肿瘤细胞,引起肿瘤细胞膜的通透性、举止性增加,促进化疗药物对肿瘤细胞施展感化。温热效应还能诱导肿瘤细胞发生构造性转变,增加化疗感化及肿瘤细胞对于化疗药物的敏感性。


02

诱导癌细胞凋亡


温热效应能诱导细胞发生法式化凋亡,使对折摆布肿瘤细胞被覆灭,从而达到治疗的目的。研究发现,在经由热疗后,肿瘤细胞内促进细胞凋亡的相关基因表达增加,而按捺凋亡的基因表达削弱甚至不表达,最终经由线粒体或灭亡受体途径诱导肿瘤细胞发生凋亡。


03

按捺肿瘤细胞的侵袭与转移


今朝对早、中期癌症的治疗首要采用局部切除、术后预防复发的方式,然而术后腹腔扩散,局部淋巴转移复发区域复发和血行播散到肝脏等复发转移降低了患者的生存率及生存质量。


腹膜腔莳植转移是多数恶性肿瘤晚期常见的问题,腹腔内温热灌注化疗可以消灭部门游离细胞及病灶,降低游离癌细胞及癌转移灶对机体的伤害,同时具有局部药物浓度高、毒性低,能有效缓解化疗疼痛等优势。


04

增加机体免疫功能


热疗能增加免疫细胞活性,促进细胞因子合成高表达,增加机体的免疫功能,从而达到抗肿瘤的目的。


肿瘤热疗“逆境与时机”并存


但因为热疗对热源及仪器要求很高,今朝治疗手段在热量的接收性、可控性、平安性等方面还存在好多局限,若何连结温度,并把温度掌握在一个合适的局限内很要害。太低的话肿瘤细胞不会被热死,温度太高,又会把正常细胞伤害,若何精准控温,科学定量,保障人体对热源的有效等制约着热疗的成长。


正如我们听收音机一般,好比一个电台频率是FM97.1,把收音机也调到 FM97.1 时就能很清楚地听到广播声音。调到FM97.0 或许 FM97.2 时,就会显现杂音,若是频率差距再大一些,或者就听不到这个电台的声音了,这就是物理学上“同频共振”道理,频率一致才能高效地传输能量。


南京医科大学生物医学工程与信息学院博士  胡克


胡博士介绍,热疗发出的热能只有很好的被人体接收,才能更好的施展感化。若是不克被人体接收,就像电热毯持续加温,热量储蓄会致使皮肤受损。


石墨烯作为一种纳米材料,自己是单层的膜,非常薄,只有头发丝的二十万分之一,烯旺科技的研发团队用上下两层薄膜把石墨烯夹在中央,如许既轻易使用还能包管它不被氧化。


实验证实,这个发烧膜发生的特别远红外光谱特征跟人体的波普接收特征十分接近,所以石墨烯通电后发生的特别远红外让热量更好的传输入人体,避免了多余能量蕴蓄带来的副感化。


石墨烯


中国医师协会外科学分会甲状腺专业委员会委员、江苏省人民病院普外科甲状腺外科主任沈美萍传授也曾透露,固然今朝热疗的具体机制、临床上的具体量化等仍不明确,距离临床大规模推广另有一段路要走,但光热治疗是继手术、放疗、化疗和免疫疗法之后又一主要的治疗肿瘤方式,体外和动物体内试验显露石墨烯器件作为特别红外发射源,其远红外波具有更强诱导肿瘤细胞凋亡能力,值得进一步研究索求。



参考资料

[1] 肿瘤放疗、化疗后毒副回响的辨证论治,赵永强,第九届全国中西医结肿瘤学术钻研会论文集

[2] 肿瘤放疗化疗中分歧回响的对策,洪小南,上海医药,1994,11

[3]  a) N. Hijnen, E. Kneepkens, M. de Smet, S. Langereis, E. Heijman,H. Grull, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2017, 114, E4802; b) Y. Lu,Q. Nan, J. Du, L. Li, A. Qiao, Y. Liu, Int. J. Hyperthermia 2010, 26,316.

[4] 热疗的成长进程与瞻望,唐劲天,科技导报,2014,32(30)

[5] 肿瘤治疗新方式—热疗,张阳德,中国现代医学杂志,2003,5,13(10)

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