乳腺癌是女性最常见的浸润性癌症，也是仅次于肺癌的女性癌症死亡的第二大凶手。目前临床上治疗乳腺癌的策略主要是手术切除含有可检测肿瘤的乳腺组织。然而，乳房切除术通常会导致永久性乳房缺陷，这会导致焦虑、失眠、抑郁等一系列心理综合症。因此在治疗时原位形成足够数量的成熟脂肪组织进而实现乳房重建便极为关键。此外，外科手术通常很难完全切除患者体内的肿瘤细胞，常常需要全身和局部化疗来清除残留的肿瘤细胞。然而，肿瘤细胞的高耐药性和抗癌药物的严重副作用可能导致肿瘤复发和对健康组织/器官的损害，从而给患者带来无尽的痛苦。因此研究者逐渐将焦点转移到具有灵活的操作性、无侵袭性、低毒性、且能有效杀灭肿瘤细胞的光热治疗上，并构筑了一些光热组分负载的支架材料，以期实现肿瘤治疗和组织再生功能。然而，传统的光热治疗对正常细胞与肿瘤细胞没有选择性，在杀灭肿瘤细胞的同时也会损伤周围的正常细胞以及支架内负载的干细胞，因此难以同时实现肿瘤的杀灭及健康组织的再生。
针对上述问题，西安交通大学化工学院陈鑫研究员课题组设计和开发了一种新的支架治疗平台，通过温和有效的光热效应选择性地杀死残留的乳腺肿瘤细胞。该治疗过程不仅不影响预植入的脂肪干细胞的活性，多孔支架的类细胞外基质结构还能够进一步促进其生长及分化，进而同时实现手术治疗后残余肿瘤细胞的杀灭及大面积乳房缺损的愈合。
复合支架治疗乳腺癌示意图
陈鑫研究员课题组采用盐模板法制备聚己内酯（pcl）及丙烯酸-g-聚乳酸（paa-g-plla）聚合物复合支架，并通过肿瘤微环境响应性的饱和酰胺键连接藤黄酸（ga）负载的氧化石墨烯（go）纳米粒子。在复合支架植入到肿瘤切除区域后，围微酸性环境诱导响应性键断裂，使go/ga复合物得以释放。由于氧化石墨烯具有良好的光热特性，而藤黄酸对肿瘤细胞有显著的耐热壁垒降低作用，因此脱落的go/ga复合物通过内吞作用进入肿瘤细胞后，可以在808nm激光下对肿瘤进行温和有效（45℃）的光热治疗。该支架的上述功能通过与上海交通大学医学院附属第九人民医院共同完成的细胞及动物实验证实。实验结果显示，该支架可杀灭95%以上的人乳腺癌细胞 (mcf-7)并有效抑制肿瘤生长，从而大大提高患肿瘤老鼠的生存率。同时，该肿瘤治疗过程对干细胞活性无明显影响。无论近红外照射与否，go-ga-聚合物支架均能通过上调脂肪相关基因的表达提高诱导adscs向脂肪细胞分化的能力，最终显著促进新的脂肪组织的形成。研究表明，该新型肿瘤微环境响应性的go-ga-聚合物支架具有良好的肿瘤杀伤效果，且对脂肪源性干细胞或周围健康细胞的副作用可忽略不计，是一种很有前途的肿瘤治疗与术后组织再生结合的治疗平台。
肿瘤治疗与组织再生一体化治疗效果
以上相关成果以论文形式发表在《先进功能材料》（advanced functional materials）上。该研究主要由白果医师和袁萍耘博士共同完成，通讯作者为陈鑫研究员，西安交通大学化工学院为论文的唯一通讯单位。该研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、深圳市基础研究自由探索项目、西安交通大学“青年拔尖人才支持计划”、陕西省百人计划、陕西省留学人员择优资助计划、军事口腔医学国家重点实验室开放课题等项目的大力支持。
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