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MIT重磅新技术:神奇贴片,“死守”肿瘤部位!

2016/07/28 来源:生物探索
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导读
近日,来自MIT的科学家们开发了一种无论在手术前还是手术后都能够“死守”在肿瘤部位的粘性贴片。通过特别设计的纳米球和纳米棒,这种“贴片”能够提供结合药物、基因以及光线疗法(phototherapy)的三联治疗方案,从而有效地攻击肿瘤细胞。


图片来源:Ella Maru

7月25日,这一成果在线发表于Nature Materials(影响因子38.891)上。这一由MIT科学家们开发的新型“贴片”代表了一种新的抗癌疗法——通过局部给药,直接释放微量的药物到肿瘤部位,这种“贴片”能够避免系统性疗法引发的副作用。

该研究的共同通讯作者、MIT医学工程与科学研究所的科学家Natalie Artzi表示,在肿瘤部位使用这种三联疗法有望增加治疗效果。


共同通讯作者Natalie Artzi(中)和 João Conde(右)(图片来源:MIT官网)

传统疗法:癌症易复发

根据美国癌症协会和美国国家癌症研究所的统计显示,结直肠癌(Colorectal cancer, CRC)是美国第三常见的癌症。手术是治疗结直肠癌目前最广泛使用的一线疗法,但可能会到导致肿瘤切除不完全,增加复发或者转移的风险。

事实上,尽管许多患者在接受手术治疗后能够摆脱癌症几个月或者几年,但高达50%的病例会再次复发。此外,用于预防肿瘤在手术后复发的传统疗法并不能够有效的区分健康细胞与癌细胞,因而会导致严重的副作用。

新技术:“贴片”三联疗法

癌症治疗的一般途径是使用系统的或全身的治疗方案,如化疗药物。但抗癌药物缺乏特异性意味着会产生不希望的副作用。此外,只有一小部分药物能够到达肿瘤部位。Artzi说:“这促使我们思考如何开发一些不同的治疗方式,如探究如何利用材料科学的进步,尤其是纳米技术,实现对原发肿瘤进行局部、持续的治疗。”

在这一研究中,科学家小组开发了一种三联疗法水凝胶贴片(triple-therapy hydrogel patch),可实现肿瘤局部治疗。这一新技术特别有效,因为它不仅能够治疗肿瘤本身,还能够应对手术后残留在肿瘤部位的任何细胞,预防癌症的复发或转移。


“贴片”设计背后的基本原理(图片来源:Nature Materials)

3大关键点

这种新型“贴片”三联疗法具体包括以下3个方面技术要点:

首先,这一“贴片”包含了一种杆状的金纳米棒(gold nanorods)。利用近红外辐射可以使这种材料变热,用于热消融治疗或破坏肿瘤。

其次,这些纳米棒还装备了化疗药物。纳米棒变热时,这些药物会被释放出来,靶向肿瘤及其周围的细胞。

此外,这一“贴片”还包括了不响应近红外辐射的、球状的金纳米球(gold nanospheres)。它们被用于呈递RNA或基因疗法到肿瘤部位,目的是使结直肠癌中的一个重要致癌基因沉默。

喜人的动物试验结果

科学家们在结直肠癌小鼠模型中测试了这一新型“贴片”技术,结果发现,肿瘤切除后没有使用这一“贴片”的小鼠中有40%癌症会再次复发。但是,当手术后使用了“贴片”,这种联合疗法使癌症小鼠达到了完全缓解。

事实上,即便没有切除肿瘤,仅通过这种三联疗法贴片也足够摧毁肿瘤。接下来,研究人员希望将这一技术在更大的模型中进行实验。他们希望能够利用到结肠镜检查设备,一方面用于癌症诊断,另一方面用于将“贴片”注射到肿瘤部位。

未来应用前景

研究人员设想,临床医生可以先切除肿瘤,然后将这种“贴片”应用到直肠的内表面,从而确保没有细胞导致癌症的复发。随着贴片的降解,它将逐渐释放各种疗法。

这一技术也可以作为一种新辅助疗法,用于在手术前缩小肿瘤。此外,不同于现有的结直肠癌手术,它也可以以微创的方式使用。

Artzi说:“这种‘贴片’至少能够保证早期癌症患者避免肿瘤切除手术和结肠切除术。局部使用这种疗法可以提高患者的生活质量和治疗效果。” 科学家们还表示,这一技术能够适应其它的癌细胞类型以及疾病进展相关的分子靶点。

备注:本文根据sciencedaily(Patch delivers drug, gene, and light-based therapy to tumor sites)、GEN以及Nature Materials整理。

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