膠質(zhì)母細(xì)胞瘤作為最具侵略性的惡性原發(fā)性腦腫瘤,即使采用手術(shù)、放療和化療等方法進(jìn)行治療,中位生存時(shí)間也只有15-23個(gè)月。由于血腦屏障(BBB)的存在,治療藥物很難有效地輸送到腫瘤進(jìn)行治療。作為一種創(chuàng)新方式,手術(shù)中植入具有治療功能的生物電子器件,可以繞過(guò)BBB,提高療效并降低毒副作用。然而,傳統(tǒng)的植入式生物光電器件存在療效不理想、順應(yīng)性差、能源供給不便等問(wèn)題,應(yīng)用受到極大限制。尋找新的生物電子器件、治療方式和能源供給手段將成為該領(lǐng)域應(yīng)用的重要突破點(diǎn)。作為一種新興的治療方式,氣體治療被認(rèn)為是一種高效、低毒的綠色癌癥治療方式。那么,如果能在解決能源供給的基礎(chǔ)上,將植入式生物電子器件與氣體治療相結(jié)合,有望能為神經(jīng)膠質(zhì)瘤的治療帶來(lái)新的契機(jī)。
中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所李琳琳研究員、王中林院士與首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院關(guān)云謙研究員團(tuán)隊(duì)合作,設(shè)計(jì)了一套用于顱內(nèi)神經(jīng)膠質(zhì)瘤氣體治療的自供能治療系統(tǒng)。這一系統(tǒng)由患者可以自我操控、可穿戴的、可拉伸的摩擦納米發(fā)電機(jī)(wsTENG)和可顱內(nèi)植入的一氧化氮(NO)釋放器件(NO-LED)組成。wsTENG穿戴在患者身上(手臂、腿等部位),將身體運(yùn)動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,并啟動(dòng)植入顱內(nèi)的NO釋放器件,持續(xù)釋放NO氣體殺死腫瘤細(xì)胞。這一治療過(guò)程可以由患者通過(guò)智能手機(jī)無(wú)線(xiàn)操控,具有可長(zhǎng)期、遠(yuǎn)程、家庭化治療應(yīng)用的潛力。
圖一. 可穿戴和可拉伸單電極模式TENG(wsTENG)的制作、輸出和能量收集性能
圖二. NO-LED的制備和NO釋放性能
圖三. 自供能氣體治療系統(tǒng)的體外癌癥治療效果
圖五. 自供能氣體治療系統(tǒng)對(duì)SD大鼠顱內(nèi)C6膠質(zhì)瘤的治療
進(jìn)一步考察了自供能氣體治療系統(tǒng)體內(nèi)、外的抗腫瘤效果(圖三、四、五)。該治療系統(tǒng)導(dǎo)致4T1乳腺癌和C6腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞內(nèi)NO升高,細(xì)胞發(fā)生損傷和凋亡。用于小鼠皮下4T1乳腺癌模型和大鼠C6顱內(nèi)腦膠質(zhì)瘤模型的治療均獲得了良好的抗腫瘤效果。
總的來(lái)說(shuō),這種自供能氣體治療系統(tǒng)為惡性腦膠質(zhì)瘤的治療提供了一種新的治療模式,提出了長(zhǎng)期、遠(yuǎn)程、家庭化治療來(lái)對(duì)抗癌癥的創(chuàng)新途徑。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205881
李琳琳課題組主頁(yè):https://www.x-mol.com/groups/lilinlin
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