中國粉體網訊  隨著科技工業(yè)的發(fā)展以及老齡化社會的來臨，癌癥已經成為嚴重威脅人類健康的高發(fā)病癥。2018年全球癌癥患者約一千八百萬人，而且每年新增癌癥患者數(shù)目在不斷增加，預計2030年患癌人數(shù)可達兩千七百萬。化學療法是適用范圍最廣的癌癥治療手段，但它也存在著眾所周知的問題，包括嚴重的毒副作用和較低的治療效果。如作為化療明星藥物的阿霉素，常會引起心臟中毒、骨髓抑制、黏膜炎和禿頭等一系列副作用。因此，關于腫瘤治療的藥物遞送系統(tǒng)成為研究的熱門。研究的目的是建立可以將藥物定向輸送到病灶部位的遞送體系，以提高殺死腫瘤的效率并減少毒副作用的發(fā)生；更進一步地，如果能夠實現(xiàn)藥物在腫瘤部位的可控釋放，這將會是更為優(yōu)越的治療手段。

紅細胞具有長達120天的體內循環(huán)時間，良好的穩(wěn)定性和伸縮性，無外移植物的免疫原性，是一種很好的腫瘤藥物遞送載體。同時，載藥紅細胞可對高壓電場刺激產生響應性釋放。但傳統(tǒng)高壓電源設備體積龐大，安全系數(shù)低，患者無法自主操作，這些因素阻礙了電場控制式藥物遞送系統(tǒng)在腫瘤治療中的應用。

近日，中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所李舟課題組完成了磁性互斥結構植入式摩擦納米發(fā)電機的研制，并與中科院過程工程研究所研究員魏煒合作，將其用于控制載藥紅細胞在腫瘤部位的定點藥物釋放，實現(xiàn)了高效的腫瘤治療效果。磁鐵的同極斥力使得磁鐵納米發(fā)電機在封裝和植入后仍然能夠保持長久穩(wěn)定的電能輸出，納米發(fā)電機的電場對裝載阿霉素的紅細胞膜具有精準的控制釋放作用：施加電場時，藥物釋放加速為本底值的3-4倍；而在電場消失后，藥物釋放量迅速回歸本底值，從而實現(xiàn)了藥物的可控釋放。將磁鐵納米發(fā)電機與叉指電極或微針電極結合，在二維腫瘤細胞、三維腫瘤球團以及小鼠體內的實體腫瘤三個層面，均實現(xiàn)了低濃度給藥前提下的優(yōu)異腫瘤治療效果。尤其是在活體實驗中，該納米發(fā)電機與微針電極相結合的藥物遞送和釋放系統(tǒng)，顯著延長了荷瘤小鼠的生存壽命，并且對荷瘤小鼠毒副作用更低。基于磁性互斥結構納米發(fā)電機微型化和高電壓低電流輸出的特點，該藥物可控釋放系統(tǒng)可安全地作為穿戴式或植入式電源應用于實際的醫(yī)療場景，為可控藥物遞送系統(tǒng)以及腫瘤治療提供新的解決方案。

相關研究成果以Highly Efficient In Vivo Cancer Therapy by an Implantable Magnet Triboelectric Nanogenerator 為題發(fā)表在國際學術期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。博士生趙超超、副研究員封紅青和博士生張莉君為并列第一作者；李舟和魏煒為共同通訊作者。該項工作得到科技部國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、北京市自然科學基金以及國家萬人計劃“青年拔尖”人才的經費支持。

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圖：高性能且穩(wěn)定輸出的可植入磁鐵納米發(fā)電機控制藥物遞送。磁鐵納米發(fā)電機可精準控制紅細胞內的抗癌藥物在腫瘤部位的釋放，從而實現(xiàn)優(yōu)異的體內抗腫瘤效率。

（中國粉體網編輯整理/青禾）