更溫和的治療方式，用4D打印個(gè)性化“智能植入物”來(lái)治療乳腺癌

2023年8月31日，南極熊獲悉，英國(guó)貝爾法斯特女王大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種個(gè)性化4D打印植入物，用于管理和治療乳腺癌。據(jù)稱，這是首次將4D打印技術(shù)應(yīng)用于乳腺癌植入物的生產(chǎn)。

△4D打印的乳房植入物

4D打印本質(zhì)上是利用所謂的“智能材料”制造動(dòng)態(tài)的3D打印物體，這些材料可以改變其特性和形態(tài)。這些變化可以通過(guò)編程和準(zhǔn)確預(yù)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并受到外部刺激（如pH、溫度、濕度、光或磁場(chǎng)的變化）的控制。

利用這項(xiàng)技術(shù)，研究小組制造了多功能的乳房植入物，可以通過(guò)編程改變其尺寸，以更好地適應(yīng)患者的組織腔。這可以實(shí)現(xiàn)更大程度的個(gè)性化，并改善美學(xué)效果。此外，4D打印植入物還可以在需要的位置準(zhǔn)確釋放化療藥物，以保護(hù)患者免受受影響區(qū)域癌細(xì)胞的復(fù)發(fā)。

貝爾法斯特女王大學(xué)藥學(xué)院生物制造和先進(jìn)制造系主任、該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Dimitrios Lamprou教授評(píng)論道：“通過(guò)首次制造這些4D打印植入物，手術(shù)后的乳腔可以用模仿乳房彈性的植入物覆蓋，并通過(guò)釋放一種化療藥物來(lái)更好地控制乳腺癌，這種藥物可以遠(yuǎn)離腫瘤的復(fù)發(fā)。”

△該研究論文已發(fā)表在《Science Direct》雜志上，題目為“用于乳腺癌管理的4D打印多用途智能植入物”（傳送門）

利用4D打印治療乳腺癌

乳腺癌是全球第二常見(jiàn)的癌癥，每年有超過(guò)230萬(wàn)例新病例，其中約30%的患者因該疾病而死亡。

保乳手術(shù)是治療早期乳腺癌的主要方法，但局部癌癥復(fù)發(fā)和乳腺組織損失通常與此治療方法相關(guān)。此外，放射療法和全身療法的使用雖然提高了患者的生存機(jī)會(huì)，但也導(dǎo)致了更長(zhǎng)的治療時(shí)間和不良反應(yīng)。貝爾法斯特女王大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)聲稱已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種有吸引力的替代方法來(lái)取代這些方法。

考慮到個(gè)體和腫瘤之間的異質(zhì)性，研究人員認(rèn)為“以患者為中心的方法是治療乳腺癌的基礎(chǔ)”。這就是增材制造技術(shù)發(fā)揮作用的地方。研究人員認(rèn)為，4D打印提供了一個(gè)通過(guò)開(kāi)發(fā)“智能植入物”來(lái)改善乳腺癌管理的機(jī)會(huì)。

研究團(tuán)隊(duì)使用Tinkercad 3D CAD設(shè)計(jì)工具和Cellink Bio X 3D生物打印機(jī)，使用羧甲基纖維素鈉鹽（CMC）和纖維素納米晶體（CNC）的混合物制造了乳房植入物。植入物還裝載有阿霉素（DOX），一種常用的化療藥物，可以以集中、有針對(duì)性的方式輸送，以降低癌癥復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。

△空白植入物（頂部）和負(fù)載DOX的植入物

比化療更溫和的治理方案

負(fù)責(zé)植入物體外評(píng)估的藥學(xué)院博士Niamh Buckley解釋道：“化療在乳腺癌治療中起著至關(guān)重要的作用，但它也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的副作用。使用這種技術(shù)可以將藥物集中輸送到需要的地方，有助于使治療更加有效和溫和�！�

△4D打印和處理過(guò)程

研究人員還指出，可以使用磁共振成像（MRI）或計(jì)算機(jī)軸向斷層掃描（CAT）掃描來(lái)根據(jù)患者的需求定制植入物。此外，一旦植入，4D打印的“智能設(shè)備”可以根據(jù)患者的身體擴(kuò)展，以更好地貼合。這種尺寸和形狀的變化是對(duì)患者間質(zhì)液（填充細(xì)胞之間間隙的液體）的反應(yīng)，從而為患者提供額外的個(gè)性化水平。

由于尺寸小，這些乳房植入物價(jià)格實(shí)惠且易于制造。因此，它們可以在醫(yī)院為直接和個(gè)性化的治療做好準(zhǔn)備，降低成本并為患者提供更好的選擇。這項(xiàng)研究反映了采用增材制造技術(shù)在治療期間和治療后幫助癌癥患者的日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)。