香港中文大學(xué)教授張立團(tuán)隊(duì)聯(lián)合深圳大學(xué)副教授王奔、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員徐天添等科研人員，成功研發(fā)全球首個(gè)磁控血液凝膠纖維機(jī)械人，有效實(shí)現(xiàn)顱內(nèi)腫瘤精準(zhǔn)治療。近日，相關(guān)成果發(fā)表于《自然-生物醫(yī)學(xué)工程》。
長(zhǎng)期以來，位于腦內(nèi)部或鄰近重要功能區(qū)的顱內(nèi)腫瘤是臨床治療的難題。傳統(tǒng)手術(shù)由于解剖路徑復(fù)雜，往往伴隨著不可逆轉(zhuǎn)的神經(jīng)損傷風(fēng)險(xiǎn)；放射治療可能導(dǎo)致正常腦細(xì)胞壞死；化療受限于血腦屏障的低通透性，難以達(dá)到有效的藥物濃度。如何實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)、精準(zhǔn)、高效的顱內(nèi)腫瘤治療，是醫(yī)學(xué)界面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
針對(duì)上述難題，研究人員研發(fā)出一種基于患者自身血液的磁控血液凝膠纖維機(jī)械人。該機(jī)械人以患者血液中的纖維蛋白為原料，并以仿生凝膠化技術(shù)建構(gòu)，與腦內(nèi)組織結(jié)構(gòu)高度匹配，有助于顯著降低免疫排斥風(fēng)險(xiǎn)。研究人員在機(jī)械人內(nèi)部加入磁性顆粒，使其具有擺動(dòng)、翻滾、爬行等多種仿生運(yùn)動(dòng)模式，可以在蛛網(wǎng)膜下腔等復(fù)雜腦區(qū)靈活移動(dòng)。
研究人員摒棄傳統(tǒng)的血管傳送路徑，突破性地選擇腦脊液作為運(yùn)輸?shù)?ldquo;天然航道”，結(jié)合特設(shè)的多模態(tài)磁控運(yùn)動(dòng)策略，使機(jī)械人能夠在腦部結(jié)構(gòu)中精準(zhǔn)導(dǎo)航，直達(dá)腫瘤病灶。到達(dá)靶點(diǎn)后，機(jī)械人在高強(qiáng)度交變磁場(chǎng)作用下，以磁性引致機(jī)械斷裂的機(jī)制，釋放其攜帶的化療藥物，局部提升藥物濃度，增強(qiáng)治療效果并減少副作用，為顱內(nèi)深部及鄰近的腫瘤提供了一種無創(chuàng)、精準(zhǔn)、高效的治療方案。
論文共同通訊作者徐天添表示，該研究為微型機(jī)械人在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)嵺`自動(dòng)化治療提供了一個(gè)新范例。未來，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)提升生物材料與機(jī)械人的運(yùn)動(dòng)性能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍并積極推動(dòng)臨床轉(zhuǎn)化。
香港中文大學(xué)教授張立團(tuán)隊(duì)聯(lián)合深圳大學(xué)副教授王奔、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員徐天添等科研人員，成功研發(fā)全球首個(gè)磁控血液凝膠纖維機(jī)械人，有效實(shí)現(xiàn)顱內(nèi)腫瘤精準(zhǔn)治療。近日，相關(guān)成果發(fā)表于《自然-生物醫(yī)學(xué)工程》。
長(zhǎng)期以來，位于腦內(nèi)部或鄰近重要功能區(qū)的顱內(nèi)腫瘤是臨床治療的難題。傳統(tǒng)手術(shù)由于解剖路徑復(fù)雜，往往伴隨著不可逆轉(zhuǎn)的神經(jīng)損傷風(fēng)險(xiǎn)；放射治療可能導(dǎo)致正常腦細(xì)胞壞死；化療受限于血腦屏障的低通透性，難以達(dá)到有效的藥物濃度。如何實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)、精準(zhǔn)、高效的顱內(nèi)腫瘤治療，是醫(yī)學(xué)界面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
針對(duì)上述難題，研究人員研發(fā)出一種基于患者自身血液的磁控血液凝膠纖維機(jī)械人。該機(jī)械人以患者血液中的纖維蛋白為原料，并以仿生凝膠化技術(shù)建構(gòu)，與腦內(nèi)組織結(jié)構(gòu)高度匹配，有助于顯著降低免疫排斥風(fēng)險(xiǎn)。研究人員在機(jī)械人內(nèi)部加入磁性顆粒，使其具有擺動(dòng)、翻滾、爬行等多種仿生運(yùn)動(dòng)模式，可以在蛛網(wǎng)膜下腔等復(fù)雜腦區(qū)靈活移動(dòng)。
研究人員摒棄傳統(tǒng)的血管傳送路徑，突破性地選擇腦脊液作為運(yùn)輸?shù)?ldquo;天然航道”，結(jié)合特設(shè)的多模態(tài)磁控運(yùn)動(dòng)策略，使機(jī)械人能夠在腦部結(jié)構(gòu)中精準(zhǔn)導(dǎo)航，直達(dá)腫瘤病灶。到達(dá)靶點(diǎn)后，機(jī)械人在高強(qiáng)度交變磁場(chǎng)作用下，以磁性引致機(jī)械斷裂的機(jī)制，釋放其攜帶的化療藥物，局部提升藥物濃度，增強(qiáng)治療效果并減少副作用，為顱內(nèi)深部及鄰近的腫瘤提供了一種無創(chuàng)、精準(zhǔn)、高效的治療方案。
論文共同通訊作者徐天添表示，該研究為微型機(jī)械人在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)嵺`自動(dòng)化治療提供了一個(gè)新范例。未來，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)提升生物材料與機(jī)械人的運(yùn)動(dòng)性能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍并積極推動(dòng)臨床轉(zhuǎn)化。
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