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科學前沿 | 通過手機即可遙控癌癥的治療過程?
2021/7/2 15:59:42

 近日,武漢大學的張先正教授(通訊作者)團隊在AdvancedMaterials發表了題為《Nitric Oxide Release Device for Remote-Controlled Cancer Therapy by Wireless Charging》的文章,即通過無線充電遙控一氧化氮裝置釋放出NO氣體,從而達到治療癌癥的效果。

 

 

傳統的光療(PDT)由于光容易被組織吸收而穿透性不足,無法深入到體內的大多數癌癥組織[1,2,3]。因此科學家們通過往人體內植入LED來解決光源的問題[4,5]。植入的LED與無線控制器相結合,通過無線電力傳輸(WPT)電能可以輕易地穿過人體組織到達體內從而激活LED[6],在LED的激光和光敏劑的共同作用下,對目標組織造成損傷。由于癌癥組織比較致密,光敏劑難以從植入系統中釋放出來深入到深部的癌癥組織,因此每次治療都需要注射光敏劑[7,8]。而氣體則能解決這一擴散的問題,內源性的氣體如NO, CO和H2S在高濃度的條件下能起到抗癌的作用,NO更是被用于多種疾病的臨床治療,如高血壓和動脈粥樣硬化[9-15]。

 

 

由此,張教授團隊研發了一種植入式和無線充電的NO釋放系統(NO-wLED),該系統由無線充電的LED和內源性NO的供體GSNO構成,由生物相容性和不可降解的PDMS包裹起來。首先將NO-wLED植入癌組織附近或手術后的荷瘤小鼠中。當小鼠處在無線充電線圈中時,通過無線充電為植入的NO-wLED供電。然后,觸發NO-wLED釋放NO,釋放的NO可滲透到癌癥組織中,從而能夠抑制癌癥。無線充電控制器可以由智能手機通過WiFi或移動互聯網進行操作,從而可以實現遙控NO的產生。另外,可以根據治療計劃預設定時治療,因此在整個治療過程中不需要額外的操作。

 

NO-wLED的體外NO釋放率達到0.43×10-6M/min, 即可達到對癌細胞的殺傷作用。通過調節不同的波長和光照時間,可以控制NO的釋放速率和濃度,實現不同的處理要求。通過原位和術后結腸癌的小鼠模型,驗證了NO-wLED可以有效的抑制腫瘤生長,并且能夠防止腫瘤復發。

(原位結腸癌的治療中采用綠色NO-wLED,在小鼠腹腔中釋放NO,能連續21天抑制腫瘤生長,在術后治療模式中,引入紫色NO-wLED以達到快速抑制癌癥的效果,進而防止腫瘤復發。)

 

 

 

該研究中利用TNF-α和IL-6ELISA試劑盒,檢測體內植入裝置釋放NO上調TNF-α的情況以及裝置植入后體內的炎癥情況。(Mouse TNF-α和IL-6 ELISA KIT均購自四正柏公司)

NO-wLED裝置植入和光照前后小鼠血液中的TNF-α和IL-6水平

 

 

文章鏈接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202000376a

 

 

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