香港中文大學(xué)教授張立團隊聯(lián)合深圳大學(xué)副教授王奔、中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院研究員徐天添等科研人員，成功研發(fā)全球首個磁控血液凝膠纖維機械人，有效實現(xiàn)顱內(nèi)腫瘤精準治療。近日，相關(guān)成果發(fā)表于《自然-生物醫(yī)學(xué)工程》。
長期以來，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；放射治療可能導(dǎo)致正常腦細胞壞死；化療受限于血腦屏障的低通透性，難以達到有效的藥物濃度。如何實現(xiàn)無創(chuàng)、精準、高效的顱內(nèi)腫瘤治療，是醫(yī)學(xué)界面臨的一項挑戰(zhàn)。
針對上述難題，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械人。該機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。研究人員在機械人內(nèi)部加入磁性顆粒，使其具有擺動、翻滾、爬行等多種仿生運動模式，可以在蛛網(wǎng)膜下腔等復(fù)雜腦區(qū)靈活移動。
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輸?shù)?ldquo;天然航道”，結(jié)合特設(shè)的多模態(tài)磁控運動策略，使機械人能夠在腦部結(jié)構(gòu)中精準導(dǎo)航，直達腫瘤病灶。到達靶點后，機械人在高強度交變磁場作用下，以磁性引致機械斷裂的機制，釋放其攜帶的化療藥物，局部提升藥物濃度，增強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、高效的治療方案。
論文共同通訊作者徐天添表示，該研究為微型機械人在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)嵺`自動化治療提供了一個新范例。未來，團隊將繼續(xù)提升生物材料與機械人的運動性能，擴大應(yīng)用范圍并積極推動臨床轉(zhuǎn)化。
香港中文大學(xué)教授張立團隊聯(lián)合深圳大學(xué)副教授王奔、中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院研究員徐天添等科研人員，成功研發(fā)全球首個磁控血液凝膠纖維機械人，有效實現(xiàn)顱內(nèi)腫瘤精準治療。近日，相關(guān)成果發(fā)表于《自然-生物醫(yī)學(xué)工程》。
長期以來，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；放射治療可能導(dǎo)致正常腦細胞壞死；化療受限于血腦屏障的低通透性，難以達到有效的藥物濃度。如何實現(xiàn)無創(chuàng)、精準、高效的顱內(nèi)腫瘤治療，是醫(yī)學(xué)界面臨的一項挑戰(zhàn)。
針對上述難題，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械人。該機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。研究人員在機械人內(nèi)部加入磁性顆粒，使其具有擺動、翻滾、爬行等多種仿生運動模式，可以在蛛網(wǎng)膜下腔等復(fù)雜腦區(qū)靈活移動。
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輸?shù)?ldquo;天然航道”，結(jié)合特設(shè)的多模態(tài)磁控運動策略，使機械人能夠在腦部結(jié)構(gòu)中精準導(dǎo)航，直達腫瘤病灶。到達靶點后，機械人在高強度交變磁場作用下，以磁性引致機械斷裂的機制，釋放其攜帶的化療藥物，局部提升藥物濃度，增強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、高效的治療方案。
論文共同通訊作者徐天添表示，該研究為微型機械人在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)嵺`自動化治療提供了一個新范例。未來，團隊將繼續(xù)提升生物材料與機械人的運動性能，擴大應(yīng)用范圍并積極推動臨床轉(zhuǎn)化。
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