川观新闻记者 兰珍 文/图
一款不足小黄米大小的医疗装置，有望用于肿瘤治疗。近日，电子科技大学物理学院薛欣宇教授团队联合肿瘤精准放疗四川省重点实验室陈梅华医生，共同研制出一种极小的肿瘤治疗装置“微尘”，可在肿瘤内部同时进行光动力和化疗治疗，经动物实验，实体肿瘤重量减少93%、体积缩小97%。目前，相关研究论文已发表在重要国际期刊《科学进展》（Science Advances）上。
“微尘”如何攻克肿瘤？记者前往研究团队实验室进行了解。
微尘装置大小为1毫米×1毫米×0.9毫米
“微尘”如何杀敌？声光药联手精准治瘤
在实验室里，记者见到了“微尘”。“大小仅1毫米×1毫米×0.9毫米，重约6毫克，能通过穿刺针注入肿瘤内。”团队成员、电子科技大学物理学院博士林睿用镊子小心地将其夹出并向记者介绍道。
博士林睿用镊子小心地将装置夹出
“微尘”虽小，构造可不简单——其由压电材料、柔性电路、发光二极管等组成，并搭载了储存多孔纳米颗粒的载药水凝胶。
在治疗机制上，医生可先将“微尘”穿刺植入肿瘤内部，再在体外对应位置施加超声。“微尘”中的压电陶瓷可将超声转换为电能，驱动微LED发出660纳米红光，激活体内注入的光敏剂，产生具有肿瘤杀伤作用的活性氧。同时，超声还会激活纳米颗粒表面的药物，实现光动力与化疗协同治疗。完成治疗后，医生可在影像引导下通过活检钳抓取并移除“微尘”。从植入、治疗到取出，皆可实现微创，降低患者创伤和感染风险。
在动物实验中，“微尘”被植入实验小鼠乳腺癌肿瘤内部，每隔一天实施一次5分钟超声治疗，共进行5次。结果显示，肿瘤抑制作用最明显的组别，实验小鼠肿瘤相比对照组重量减轻93%、体积缩小97%。并且在治疗期间，“微尘”未发生移动，实验动物体重保持稳定，血液学、生化指标和主要器官组织学检查未发现明显异常。“该装置材料无毒，且体积仅约1立方毫米，即使留在体内长期使用也可行——如果未来肿瘤复发，可重新启用。”林睿介绍。
微尘装置
难题如何破解？反复迭代攻克瓶颈
为何要研制“微尘”？
薛欣宇解释，实体恶性肿瘤，尤其是位于深部或复杂解剖区域的肿瘤，常面临手术切除困难、全身化疗副作用明显及局部治疗需要反复穿刺等问题。而植入式无线治疗器件，有望将光、电、热或药物等治疗作用直接施加于病灶，“在与医生的交流中，不少医生也表示，现有光动力装置体积较大，且部分系统采用含铅压电材料，限制了治疗装置在深部、狭小组织中的应用。”
2022年，薛欣宇就带着团队开始攻关。然而，研究并非一帆风顺，如何缩小体积？如何确保材料安全？都是摆在团队面前的难题。
团队首次做出的装置大小约5毫米×5毫米×5毫米，虽然较已有医疗装置缩小了几十倍，然而其关键材料含铅，长期植入人体存在安全隐患。为此，研究团队又重新选择材料，以无铅钛酸钡陶瓷为基础，并通过锡元素掺杂调控材料微结构，最终开发出安全且高性能的材料。
待“微尘”正式研发出来，研究团队还要跟踪，装置实际治疗效果如何？体积太小会不会在体内不受控制？“这些问题，都需要一一验证。”林睿介绍，于是团队又展开了长时间的动物实验，“仅后续分析总结数据，就形成60多页的图表。这项研究关乎肿瘤治疗新方式，前期研究必须扎实。”
据了解，“微尘”不仅可用于肿瘤治疗，还可通过集成微电极、加热元件等模块，增加电刺激、热治疗等功能，未来有望拓展至非癌症疾病治疗场景，例如神经调控、组织修复及其他深部病灶的精准干预。
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