本文介绍了一项关于光触发化学热疗治疗浅表肿瘤的研究，该研究由Huixin Wang、Wenshen Wang、Chengpan Li、Ao Xu、Bensheng Qiu、Fenfen Li和Weiping Ding等人合作完成，研究团队来自中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室和生物医学工程中心，以及中国科学技术大学第一附属医院生命科学与医学部。该研究于2021年8月20日在线发表在《Chemical Engineering Journal》期刊上，文章标题为“Flav7 + Dox Co-loaded Separable Microneedle for Light-Triggered Chemo-Thermal Therapy of Superficial Tumors”。

研究背景

浅表恶性肿瘤（Superficial Malignant Tumors, SMTs）如鳞状细胞癌、恶性黑色素瘤和乳腺癌等，是临床上最常见的癌症类型之一，严重威胁人类健康。传统的手术、化疗和放疗虽然有效，但存在恢复期长、副作用大等问题。近年来，光热疗法（Photothermal Therapy, PTT）作为一种非侵入性、远程可控的治疗方式，显示出良好的应用前景。然而，单一的光热疗法难以彻底根除肿瘤，因此研究者们开始探索将光热疗法与化疗相结合的治疗策略。本研究旨在开发一种新型的近红外光（Near-Infrared, NIR）触发的可分离微针系统，用于浅表肿瘤的化学热疗。

研究流程

研究团队设计了一种可分离的微针系统，该系统由相变聚己内酯（Polycaprolactone, PCL）针尖和可溶性基底组成。针尖中负载了自研的近红外-II（NIR-II）荧光分子Flav7和抗肿瘤药物多柔比星（Doxorubicin, Dox）。Flav7不仅具有光热转换能力，还能通过NIR-II荧光成像引导治疗。可溶性基底确保微针插入皮肤后针尖能够嵌入皮肤，减少微针与皮肤的接触时间。

研究流程包括以下几个步骤： 1. 微针的制备：通过高精度3D打印技术制作微针模具，并在模具中制备PCL针尖和可溶性基底。针尖中负载Flav7和Dox，基底由聚乙烯醇（PVA）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）组成。 2. 体外实验：评估微针的插入能力、光热性能和药物释放能力。通过热成像仪记录微针在NIR光照射下的温度变化，并通过皮肤组织切片观察微针的插入效果和光触发的药物释放。 3. 体内实验：在小鼠模型中评估微针的NIR-II荧光成像能力、生物安全性和抗肿瘤效果。通过荧光成像观察Flav7在肿瘤部位的分布，并通过热成像仪监测肿瘤部位的温度变化。最后，通过组织切片和生存率分析评估微针的治疗效果。

主要结果

1. 微针的制备与表征：微针的形态和结构通过扫描电子显微镜（SEM）和数字显微镜进行了表征，结果显示微针具有良好的机械强度和插入能力。
2. 光热性能：微针在NIR光照射下表现出稳定的光热转换能力，温度变化与Flav7的浓度呈正相关。微针在多次光照射下表现出良好的重复性，且对正常皮肤组织无热损伤。
3. 药物释放：微针在NIR光照射下能够实现药物的可控释放，Dox的释放量与光照时间和次数相关。
4. 体内成像与分布：Flav7在小鼠肿瘤部位表现出良好的NIR-II荧光成像能力，且主要分布在肿瘤部位，减少了系统毒性。
5. 抗肿瘤效果：微针联合光热疗法和化疗显著抑制了肿瘤的生长，所有接受治疗的小鼠在50天内均未出现肿瘤复发或主要器官损伤。

结论

本研究开发了一种新型的可分离微针系统，能够通过NIR光触发实现化学热疗，并利用NIR-II荧光成像引导治疗。该系统在体外和体内实验中均表现出良好的光热性能、药物释放能力和抗肿瘤效果，为浅表肿瘤的治疗提供了一种高效、安全的策略。

研究亮点

1. 多功能微针系统：微针系统不仅能够实现光热疗法和化疗的结合，还能通过NIR-II荧光成像引导治疗。
2. 可控药物释放：通过NIR光照射，微针能够实现药物的可控释放，提高了治疗的精准性和有效性。
3. 良好的生物安全性：微针系统在小鼠模型中表现出良好的生物安全性，未对主要器官造成损伤。

研究意义

该研究为浅表肿瘤的治疗提供了一种新型的微针系统，具有重要的科学价值和应用前景。通过光触发化学热疗和NIR-II荧光成像的结合，该微针系统能够实现高效、精准的治疗，减少系统毒性，为未来的肿瘤治疗提供了新的思路。