腫瘤發(fā)生發(fā)展離不開(kāi)來(lái)自血管的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給。因此，堵塞血管可望終結(jié)惡性腫瘤的異速生長(zhǎng)，也會(huì)顯著降低腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移至其它部位的風(fēng)險(xiǎn)。從這一基本思想出發(fā)，醫(yī)學(xué)界近年來(lái)發(fā)展出血管栓塞治療腫瘤的方法，旨在通過(guò)栓塞劑造成實(shí)體腫瘤供血?jiǎng)用}和微血管缺血壞死，繼而達(dá)到餓死腫瘤的目的。從現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，血管栓塞介入治療具有微創(chuàng)、安全、毒副作用小、可重復(fù)進(jìn)行、療效確切的優(yōu)點(diǎn)，可為腫瘤患者特別是中晚期失去手術(shù)切除機(jī)會(huì)的患者提供最佳受益方案。
事實(shí)上，發(fā)展至今，血管栓塞治療尤其是肝動(dòng)脈化療栓塞術(shù)業(yè)已成為肝癌的首選治療方法之一。由于腫瘤栓塞劑重大的臨床價(jià)值，世界各國(guó)特別是歐美國(guó)家一直在加緊研發(fā)，不斷推陳出新，多款產(chǎn)品先后獲得美國(guó)FDA及歐洲臨床應(yīng)用許可。對(duì)于中國(guó)而言，臨床上使用最多的栓塞劑產(chǎn)品，基本來(lái)自歐美進(jìn)口，腫瘤栓塞治療領(lǐng)域面臨資源短缺、費(fèi)用高、仿制品多的不利現(xiàn)狀，亟需改變。無(wú)疑，在這一醫(yī)學(xué)實(shí)踐中，栓塞劑的選擇對(duì)于保障治療效果和病患生存率，具有舉足輕重的作用。
常用的血管栓塞材料一般包括固態(tài)栓塞劑和液態(tài)栓塞劑，其中固態(tài)栓塞劑包含凝血塊、顆粒栓塞劑、明膠海綿、凝膠微球、載藥微球、不銹鋼彈簧圈等，需通過(guò)特制的導(dǎo)管遞送至血管；液態(tài)栓塞劑則包含無(wú)水酒精、魚(yú)肝油酸鈉、碘化油以及Onyx液態(tài)栓塞系統(tǒng)等，可通過(guò)普通導(dǎo)管遞送至血管，但操作復(fù)雜，制備難度高、使用后不易取出?？梢哉f(shuō)，國(guó)內(nèi)外發(fā)展至今，兼具良好操作性、高效栓塞性和高清晰造影效果的栓塞劑均十分欠缺。
2013年前后，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院劉靜實(shí)驗(yàn)室首次提出了具有顛覆性意義的液態(tài)金屬血管栓塞治療腫瘤方法及血管造影技術(shù)，其原理在于借助注射裝置將金屬流體栓塞劑直接注射到特定血管位置，從而對(duì)目標(biāo)腫瘤實(shí)施精準(zhǔn)栓塞。液態(tài)金屬栓塞劑在醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)如CT、X光、DSA的幫助下，可實(shí)現(xiàn)高清晰造影，且不易被血流沖刷走，能充分阻塞住整個(gè)血管截面、可控性好、無(wú)明顯毒副作用、不易誤栓、用量規(guī)范，這些優(yōu)勢(shì)多是傳統(tǒng)栓塞劑不易具備的。此類手術(shù)實(shí)施起來(lái)相對(duì)從容，借助微手術(shù)過(guò)程即可將液態(tài)金屬栓塞劑輸注到特定血管部位，之后就是靜觀腫瘤的凋亡了，整個(gè)過(guò)程不同于經(jīng)典腫瘤療法如手術(shù)切除、放射治療、化療那樣的劇烈操作，相當(dāng)于是打了一場(chǎng)沒(méi)有硝煙的腫瘤之戰(zhàn)。新方法一經(jīng)提出，就引發(fā)一系列國(guó)際科學(xué)新聞及專業(yè)網(wǎng)站的報(bào)道。不過(guò)，單純的液態(tài)金屬或其合金在性能上仍然有限，亟需提升。
近日，在多年持續(xù)研究的基礎(chǔ)上，劉靜課題組報(bào)道了全新一代的功能復(fù)合型腫瘤栓塞劑：液態(tài)金屬/海藻酸鈣（LM/CA）水凝膠，其操作靈活簡(jiǎn)便，可注射、可顯影、可載藥，可根據(jù)需要制成具有特定功能的腫瘤制劑。研究中引入鎵銦合金液態(tài)金屬（LM-liquid metal）經(jīng)超聲打碎成微小顆粒，均勻分散在海藻酸鈉（SA-sodium alginate）水溶液中，結(jié)合鈣離子溶液，可以在體原位快速形成固態(tài)液態(tài)金屬/海藻酸鈣（CA-calcium alginate）水凝膠。
大量原理性試驗(yàn)表明，這種水凝膠有著高度的血管順應(yīng)性、親水性好、結(jié)構(gòu)均一、可塑性好，注入體內(nèi)后與血管的結(jié)合致密牢靠，可作為高性能血管栓塞劑堵塞血管，通過(guò)引發(fā)腫瘤及周圍組織缺血壞死實(shí)施腫瘤治療。LM/CA水凝膠的突出優(yōu)點(diǎn)在于，具有快速固化能力，可實(shí)現(xiàn)血管內(nèi)定點(diǎn)迅速栓塞；其次，由于液態(tài)金屬具有優(yōu)異的X光顯影能力，使得該水凝膠在血管中具有可視性，大大提升了手術(shù)操作過(guò)程中材料的精準(zhǔn)定位；由于引入了多功能復(fù)合材料的思想，新型栓塞制劑在進(jìn)一步擴(kuò)展性能方面還有很大空間。而在此前，臨床上得到廣泛采用的栓塞劑的造影功能大多較為薄弱，嚴(yán)重制約了相應(yīng)手術(shù)的高效實(shí)施。
此項(xiàng)成果以“Injectable and Radiopaque Liquid Metal/Calcium Alginate Hydrogels for Endovascular Embolization and Tumor Embolotherapy”為題在線發(fā)表于國(guó)際知名期刊Small上，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院2016級(jí)博士生范琳琳、2017級(jí)博士生段明輝、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心謝忠忱老師為本文共同第一作者，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系教授、中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所雙聘研究員劉靜為本文通訊作者。
