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浙江省人民醫(yī)院/浙江大學(xué)團(tuán)隊：智能感知并靶向乳腺癌復(fù)發(fā)的新型3D打印乳房假體

時間：2024-10-16 08:55 來源：EFL生物3D打印與生物制造作者：admin 閱讀：次

乳腺癌是全球女性中最常見的癌癥，約占新發(fā)女性惡性腫瘤的30%，并且是癌癥患者的第二大致死原因（11.6%）。乳腺癌的主要治療方式是手術(shù)，包括全乳切除和保乳切除。乳房重建通常用于術(shù)后恢復(fù)乳房的形狀。當(dāng)患者因供區(qū)損傷而拒絕使用自體組織瓣時，硅膠假體成為唯一的重建選擇。然而，即使是最新的硅膠假體，主要也是為全乳切除患者設(shè)計的。對于接受部分乳房切除（例如切除三分之一乳房）的患者，外科醫(yī)生通常只能將剩余的組織縫合，這往往導(dǎo)致不理想的外觀。迄今為止，市場上尚無適合部分乳房切除的假體。近年來，3D打印作為一種增材制造技術(shù)，已被用于為患者定制特定的構(gòu)造物，在為部分乳房切除患者提供個性化形狀假體方面展現(xiàn)出巨大潛力。然而，3D打印乳房假體的應(yīng)用仍處于早期階段。同時，對于接受乳房重建的患者而言，局部復(fù)發(fā)是亟待解決的問題。接受保乳手術(shù)的患者，局部腫瘤復(fù)發(fā)率高達(dá)39%；即使接受術(shù)后輔助放療的治療，復(fù)發(fā)率也仍達(dá)到14%。而且，現(xiàn)有的成像技術(shù)也只能檢測出超過106個惡性細(xì)胞的腫瘤。因此，開發(fā)一種能夠精準(zhǔn)感應(yīng)腫瘤復(fù)發(fā)并釋放治療藥物，同時為患者提供個性化形態(tài)重建的新型假體，具有重要意義。

近日，浙江省人民醫(yī)院整形外科王吉副研究員團(tuán)隊與浙江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院賀永教授團(tuán)隊在Advanced Science發(fā)表了題為3D-Printed Breast Prosthesis that Smartly Senses and Targets Breast Cancer Relapse的原創(chuàng)性研究論文，共同開發(fā)了一種將3D打印個性化假體與可特異性響應(yīng)腫瘤的治療性水凝膠相結(jié)合的創(chuàng)新型假體。該假體突破了傳統(tǒng)乳房假體的局限性，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)個性化形態(tài)重建，還可以特異性響應(yīng)腫瘤復(fù)發(fā)，并通過釋放治療性藥物抑制腫瘤進(jìn)展。個性化鏤空假體由具備良好打印性、機(jī)械穩(wěn)定性和彈性的PEGDA-F127DA水凝膠制成，可在小鼠皮下組織中長期穩(wěn)定存在，提供足夠的組織支撐功能。

特異性響應(yīng)腫瘤的治療性水凝膠（RSL3@LIPO@GEL）由脂質(zhì)體包裹的鐵死亡誘導(dǎo)劑RSL3（RSL3@LIPO）與腫瘤微環(huán)境（TME）中活性氧（ROS）響應(yīng)的水凝膠組成。當(dāng)腫瘤復(fù)發(fā)時，水凝膠可通過識別TME中的ROS，精準(zhǔn)釋放RSL3。RSL3不僅能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，還通過調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境，增加腫瘤浸潤的CD4+ T細(xì)胞、CD8+ T細(xì)胞及M1型巨噬細(xì)胞數(shù)量，減少M(fèi)2型巨噬細(xì)胞，從而增強(qiáng)機(jī)體的抗腫瘤免疫應(yīng)答。

圖1 個性化乳房假體的制備及其在乳房重建和復(fù)發(fā)治療中的應(yīng)用

研究團(tuán)隊通過優(yōu)化PEGDA-F127DA水凝膠的配方和結(jié)構(gòu)設(shè)計，制備了與乳房組織和商業(yè)化假體性能相似的個性化鏤空假體。該假體與ROS響應(yīng)性水凝膠相結(jié)合，能夠在實現(xiàn)乳房重建的同時，對腫瘤復(fù)發(fā)進(jìn)行監(jiān)測和藥物釋放，提供一種集形態(tài)重建與腫瘤治療于一體的綜合性解決方案（圖1）。

圖2 PEGDA-F127DA的生物相容性和生物降解性

個性化鏤空假體由PEGDA-F127DA水凝膠經(jīng)EFL品牌的DLP 生物3D打印機(jī)打印制成，具有與商業(yè)化假體表面相似的光滑形態(tài)。體內(nèi)外實驗均驗證了其良好的生物相容性及穩(wěn)定性（圖2）。

圖3個性化假體的特性

為最大化假體載治療性水凝膠的空間且賦予假體良好的支撐性，研究者們設(shè)計了具有不同直徑內(nèi)柱的鏤空假體。通過力學(xué)測試的結(jié)果得出假體-A具有最接近商業(yè)假體的彈性模量，此外其在經(jīng)過20個循環(huán)壓縮后仍具極佳的靈活性和可恢復(fù)性。隨后，體內(nèi)實驗驗證了假體-A在植入小鼠皮下后，對小鼠無毒性作用，且49天后仍未發(fā)生明顯降解。這些結(jié)果表明假體-A不僅具有與商業(yè)化假體相似的力學(xué)特性，同時具有極佳生物相容性和穩(wěn)定性（圖3）。

圖4 ROS響應(yīng)性水凝膠（TSPBA-PVA）的特性

(責(zé)任編輯：admin)

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