更溫和的治療方式，用4D打印個性化“智能植入物”來治療乳腺癌

2023年8月31日，南極熊獲悉，英國貝爾法斯特女王大學的研究人員開發(fā)了一種個性化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打印技術應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)。這些變化可以通過編程和準確預測來實現(xiàn)，并受到外部刺激（如pH、溫度、濕度、光或磁場的變化）的控制。

利用這項技術，研究小組制造了多功能的乳房植入物，可以通過編程改變其尺寸，以更好地適應患者的組織腔。這可以實現(xiàn)更大程度的個性化，并改善美學效果。此外，4D打印植入物還可以在需要的位置準確釋放化療藥物，以保護患者免受受影響區(qū)域癌細胞的復發(fā)。

貝爾法斯特女王大學藥學院生物制造和先進制造系主任、該項目負責人Dimitrios Lamprou教授評論道：“通過首次制造這些4D打印植入物，手術后的乳腔可以用模仿乳房彈性的植入物覆蓋，并通過釋放一種化療藥物來更好地控制乳腺癌，這種藥物可以遠離腫瘤的復發(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的癌癥，每年有超過230萬例新病例，其中約30%的患者因該疾病而死亡。

保乳手術是治療早期乳腺癌的主要方法，但局部癌癥復發(fā)和乳腺組織損失通常與此治療方法相關。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會，但也導致了更長的治療時間和不良反應。貝爾法斯特女王大學的研究團隊聲稱已經(jīng)開發(fā)出一種有吸引力的替代方法來取代這些方法。

考慮到個體和腫瘤之間的異質(zhì)性，研究人員認為“以患者為中心的方法是治療乳腺癌的基礎”。這就是增材制造技術發(fā)揮作用的地方。研究人員認為，4D打印提供了一個通過開發(fā)“智能植入物”來改善乳腺癌管理的機會。

研究團隊使用Tinkercad 3D CAD設計工具和Cellink Bio X 3D生物打印機，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、有針對性的方式輸送，以降低癌癥復發(fā)的風險。

△空白植入物（頂部）和負載DOX的植入物

比化療更溫和的治理方案

負責植入物體外評估的藥學院博士Niamh Buckley解釋道：“化療在乳腺癌治療中起著至關重要的作用，但它也會帶來嚴重的副作用。使用這種技術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打印和處理過程

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

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