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  腫瘤的栓塞治療是一種通過阻塞腫瘤供血血管來切斷腫瘤細(xì)胞的氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)，進(jìn)而餓死腫瘤的一種腫瘤治療方法。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，包括顆粒栓塞劑、明膠海綿、載藥微球、碘化油、Onyx液態(tài)栓塞系統(tǒng)等。它們的性能并不全面，可以說國(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。

  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。

1. 材料的可注射性和可塑性

  LM/CA水凝膠在固化前黏度較低，具有優(yōu)異的流動(dòng)性和可注射性，極大的簡(jiǎn)便了材料的注射操作。

圖1. LM/CA水凝膠的制備及注射栓塞血管過程示意

圖2. LM/CA水凝膠的機(jī)械性能表征。A. 固化前材料的流動(dòng)性和可注射性；B. 固化后材料的可塑性（塊狀、薄片狀、球狀、螺旋狀）；C. 水凝膠內(nèi)部3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，標(biāo)尺：500nm。D. 水凝膠的溶脹性能；E. 固化前材料的粘度；F. 25°C和G. 37°C下水凝膠的儲(chǔ)能模量和損耗模量。

2. 優(yōu)異的生物相容性和可視性

  經(jīng)動(dòng)物體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)研究表明，LM/CA水凝膠具有優(yōu)異的生物相容性。四周內(nèi)，小鼠肝、腎功能未見異常，體外溶血、凝血實(shí)驗(yàn)結(jié)果未見異常。同時(shí)，LM/CA水凝膠具有X光和CT下可顯影性，這將對(duì)手術(shù)操作過程中栓塞材料的定位提供有力的支持與幫助。

圖3. LM/CA水凝膠的生物相容性能表征。A. 肝功能指標(biāo)；B. 腎功能指標(biāo)；C. 凝血實(shí)驗(yàn)；D. 溶血實(shí)驗(yàn)。

圖4. LM/CA水凝膠的可視化性能表征。A. 固化前材料在X光下造影成像圖。B. X光下材料的灰度值。C-F. 材料在大鼠股靜脈中的CT圖（紅圈位置表示LM/CA水凝膠）；G. LM/SA溶液及其X光圖(H.)；I. 離體豬心；J. 注射有LM/SA的豬心；K. LM/SA造影后的豬心X光圖。

3. 簡(jiǎn)便操作、精準(zhǔn)定位和快速栓塞

  LM/CA水凝膠可采用一次性注射器進(jìn)行血管內(nèi)定點(diǎn)注射，可在X光或DSA引導(dǎo)下精準(zhǔn)定位材料位置。LM/CA水凝膠具有優(yōu)異的血管栓塞效果，腫瘤栓塞治療效果顯著。

圖５. 兔耳血管栓塞表征。A. 兔耳耳緣靜脈血管栓塞；B. 耳緣靜脈血管栓塞后X光下顯影；C. 耳緣靜脈血管栓塞后紅外熱成像儀監(jiān)測(cè)血流情況；D. 兔耳中央動(dòng)脈血管栓塞；E. 中央動(dòng)脈血管栓塞后X光下顯影；中央動(dòng)脈血管栓塞前F.和栓塞后G.紅外熱成像儀監(jiān)測(cè)血流情況；H. 正常兔耳切片；I. 靜脈栓塞兔耳切片；J. 動(dòng)脈栓塞兔耳切片；K. 栓塞前數(shù)字減影血管造影圖（DSA）；L. 栓塞后DSA圖。

圖６. 對(duì)照組接受栓塞治療的腫瘤發(fā)生發(fā)展過程

圖7. 兔耳廓腫瘤栓塞治療表征。A. 兔耳廓腫瘤生長(zhǎng)曲線；B. 兔子體重變化曲線；C. 兔耳廓腫瘤栓塞治療過程；D. 治療組；E. 對(duì)照組；F. 對(duì)照組核磁共振圖（MRI）；G. 治療組MRI圖；H. 無栓塞治療腫瘤組織切片；I.經(jīng)栓塞治療腫瘤組織切片。

  感謝國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目(No.51890893)及北京市科委項(xiàng)目(No.Z171100000417004)資助！

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.201903421