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理化所肿瘤微波热疗增敏研究取得系列进展

恶性肿瘤是人类健康的最大威胁之一。热疗正成为继手术、放疗、化疗和免疫疗法后出现的第五种癌症治疗的方法,具有安全可靠、操作简单、疗效好、术后恢复快的优势和特点,被誉为“绿色疗法”。二十一世纪初,中国科学院理化技术研究所研究员唐芳琼率先建立肿瘤热疗平台之后,理化所在纳米光热材料肿瘤热疗研究方面一直处于国际先进水平。然而随着研究的不断深入,近红外激光辐照深度浅等局限限制了肿瘤光热技术的临床应用发展。

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在大量调研国内医院临床肿瘤热疗技术的基础上,理化所该团队又率先创新提出了在微波热疗中研制微纳增敏材料进行肿瘤消融的思想。然而由于相关理论与实验研究不足,在医用微波频率范围内具有特异性吸收与高热转换效率材料的缺失使得体内肿瘤微波热疗增敏的研究多年来停滞不前。


中科院理化所唐芳琼、孟宪伟等科研人员通过数学模型仿真模拟发现微纳结构的限域作用可以显著提高生理盐水的微波热效应。以此为理论依据设计、制备了内核为生理盐水的海藻酸钠微胶囊。在体内和体外安全性、有效性实验基础上,将微胶囊成功应用于动物模型的肿瘤微波热疗,这是利用微波热疗增敏材料实现体内肿瘤治疗的首次报道。这种生物安全性良好、微纳尺寸的胶囊是目前最有临床应用前景的肿瘤微波增敏材料。


同时,该团队科研人员与中国医科大学第一附属医院合作,发展了具有CT成像增强效果的装载离子液体的中空二氧化锆(IL@ZrO2)微波增敏纳米材料。这种简单的纳米结构利用离子液体的高效微波热转换性能,首次通过静脉给药的方式实现了肿瘤微波热疗增敏。可视化CT影像能够实时观察荷瘤SD大鼠微波热疗效果,实时动态监测IL@ZrO2在小香猪体内分布及代谢过程。避免了纳米药物载体代谢、分布等研究中必须不同时间点批量杀死实验动物的局限。这种“all-in-one”的治疗-影像一体化多功能纳米结构展现了微纳可控技术在肿瘤热疗领域巨大的应用前景。


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