浙江省人民医院/浙江大学团队：智能感知并靶向乳腺癌复发的新型3D打印乳房假体
时间:2024-10-16 08:55 来源:EFL生物3D打印与生物制造 作者:admin 点击:次
乳腺癌是全球女性中最常见的癌症，约占新发女性恶性肿瘤的30%，并且是癌症患者的第二大致死原因（11.6%）。乳腺癌的主要治疗方式是手术，包括全乳切除和保乳切除。乳房重建通常用于术后恢复乳房的形状。当患者因供区损伤而拒绝使用自体组织瓣时，硅胶假体成为唯一的重建选择。然而，即使是最新的硅胶假体，主要也是为全乳切除患者设计的。对于接受部分乳房切除（例如切除三分之一乳房）的患者，外科医生通常只能将剩余的组织缝合，这往往导致不理想的外观。迄今为止，市场上尚无适合部分乳房切除的假体。近年来，3D打印作为一种增材制造技术，已被用于为患者定制特定的构造物，在为部分乳房切除患者提供个性化形状假体方面展现出巨大潜力。然而，3D打印乳房假体的应用仍处于早期阶段。同时，对于接受乳房重建的患者而言，局部复发是亟待解决的问题。接受保乳手术的患者，局部肿瘤复发率高达39%；即使接受术后辅助放疗的治疗，复发率也仍达到14%。而且，现有的成像技术也只能检测出超过106个恶性细胞的肿瘤。因此，开发一种能够精准感应肿瘤复发并释放治疗药物，同时为患者提供个性化形态重建的新型假体，具有重要意义。
近日，浙江省人民医院整形外科王吉副研究员团队与浙江大学机械工程学院贺永教授团队在Advanced Science发表了题为3D-Printed Breast Prosthesis that Smartly Senses and Targets Breast Cancer Relapse的原创性研究论文，共同开发了一种将3D打印个性化假体与可特异性响应肿瘤的治疗性水凝胶相结合的创新型假体。该假体突破了传统乳房假体的局限性，不仅能够实现个性化形态重建，还可以特异性响应肿瘤复发，并通过释放治疗性药物抑制肿瘤进展。个性化镂空假体由具备良好打印性、机械稳定性和弹性的PEGDA-F127DA水凝胶制成，可在小鼠皮下组织中长期稳定存在，提供足够的组织支撑功能。 特异性响应肿瘤的治疗性水凝胶（RSL3@LIPO@GEL）由脂质体包裹的铁死亡诱导剂RSL3（RSL3@LIPO）与肿瘤微环境（TME）中活性氧（ROS）响应的水凝胶组成。当肿瘤复发时，水凝胶可通过识别TME中的ROS，精准释放RSL3。RSL3不仅能够诱导肿瘤细胞发生铁死亡，还通过调节免疫微环境，增加肿瘤浸润的CD4+ T细胞、CD8+ T细胞及M1型巨噬细胞数量，减少M2型巨噬细胞，从而增强机体的抗肿瘤免疫应答。 
图1 个性化乳房假体的制备及其在乳房重建和复发治疗中的应用
研究团队通过优化PEGDA-F127DA水凝胶的配方和结构设计，制备了与乳房组织和商业化假体性能相似的个性化镂空假体。该假体与ROS响应性水凝胶相结合，能够在实现乳房重建的同时，对肿瘤复发进行监测和药物释放，提供一种集形态重建与肿瘤治疗于一体的综合性解决方案（图1）。 
图2 PEGDA-F127DA的生物相容性和生物降解性
个性化镂空假体由PEGDA-F127DA水凝胶经EFL品牌的DLP 生物3D打印机打印制成，具有与商业化假体表面相似的光滑形态。体内外实验均验证了其良好的生物相容性及稳定性（图2）。 
图3个性化假体的特性
为最大化假体载治疗性水凝胶的空间且赋予假体良好的支撑性，研究者们设计了具有不同直径内柱的镂空假体。通过力学测试的结果得出假体-A具有最接近商业假体的弹性模量，此外其在经过20个循环压缩后仍具极佳的灵活性和可恢复性。随后，体内实验验证了假体-A在植入小鼠皮下后，对小鼠无毒性作用，且49天后仍未发生明显降解。这些结果表明假体-A不仅具有与商业化假体相似的力学特性，同时具有极佳生物相容性和稳定性（图3）。 
图4 ROS响应性水凝胶（TSPBA-PVA）的特性
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