作者:温才妃 甘晓 法伊莎 来源:中国科学报 发布时间:2022/5/31 19:37:10
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治疗肿瘤,有了可穿戴型疗法

论文入选ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS后封面 兰州大学供图

可用于人体关节、皮下肿瘤热疗的超薄、柔性、高性能透明热疗片 兰州大学供图

透明热疗片对皮下肿瘤的治疗效果 兰州大学供图

近日,兰州大学物理科学与技术学院教授兰伟领导的柔性电子科研团队联合兰州大学口腔医学院教授王静、美国休斯敦大学(现在宾夕法尼亚州立大学)教授余存江,在可穿戴型柔性透明热疗片研究方面取得进展,相关成果以《基于金属纳米纤维网络的高透明、低电阻率的柔性透明热疗片用于皮下肿瘤热疗》为题发表在《先进功能材料》,并被遴选为热点文章和同期后封面文章进行报道。

研究发现,与随机分布银纳米纤维网络相比,定向排列银纳米纤维网络显示出更优异的透明性、导电性和加热性能。在92%透明度下,定向排列银纳米纤维网络的方块电阻仅为1.4Ω/□,当加载1.2 V电压时,可迅速升温至56°C。通过有限元模拟和理论分析,解释了超长定向排列银纳米纤维网络的电子输运特性和加热规律,实验结果与理论模拟高度吻合。

研究人员以超长定向排列银纳米纤维网络为焦耳热发生器,用多种高分子材料将其固定、封装,组装成柔性透明热疗片,在0.7 V超低电压下可将人体局部加热到42°C的热疗工作温度,可完美贴敷于人体关节部位,缓解各种慢性疾病或贴敷于肿瘤部位对皮下肿瘤进行热疗。

通过建立荷瘤小鼠皮下肿瘤模型,热疗实验结果表明透明热疗片对皮下肿瘤生长具有显著抑制作用,可诱导肿瘤细胞凋亡。与对照组相比,热疗组的蛋白质印迹结果显示出 Notch 1、Jagged 1 和 Hes 1 蛋白的下调表达。此外,相应的免疫组织化学分析也支持这一点结论,共同证实了热疗可以通过诱导肿瘤细胞凋亡显著抑制皮下肿瘤生长,而Notch信号通路在其中起重要作用。

得益于合理的结构设计和材料选择,柔性透明热疗片显示出了优异的稳定性,可以适应各种严苛使用条件,如可在弯曲、揉捏、高低温甚至水下正常工作,且性能无明显变化。柔性透明热疗片从紫外到远红外的宽光学透过谱赋予了其与其他检测设备在线联用的功能,例如在加热手指时进行血氧检测,以降低因低温引起的血氧测试结果误差。

此项工作为关节疾病、皮下肿瘤等疾病治疗提供了一种安全、无创、温和的物理治疗方案,可应用于骨关节炎、颈椎病、慢性眼表炎症和各类浅表肿瘤。此外透明热疗片还可以与其他临床医学诊断设备联用,提升检测准确性。

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/adfm.202111228

 
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