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新研究使用二氧化碳為癌癥組織冷凍探針提供動力

發布時間:2019-07-17 15:56:45 來源:新浪

約翰斯·霍普金斯大學(Johns Hopkins University)創建的一種新型可重復使用設備可以幫助低收入國家患乳腺癌的婦女使用二氧化碳(一種廣泛可用且價格合理的氣體)為癌癥組織冷凍探針提供動力,而不是工業標準的氬氣。

本月在PLOS One上發表了一篇詳細介紹該工具在動物方面取得成功的研究。

“癌癥治療方面的創新并不總是意味著你必須創造一種全新的治療方法,有時它意味著對經過驗證的治療方法進行徹底的創新,使得它們經過重新設計,可供全世界大多數人口使用,”Bailey Surtees說。最近約翰霍普金斯大學生物醫學工程專業畢業生和該研究的第一作者。

“這個項目是生物醫學工程設計項目取得成功的一個非凡例子,”約翰霍普金斯大學生物醫學工程助理教授,該研究的資深作者Nicholas Durr說。“這個本科生團隊之所以如此成功,是因為他們在真正理解了需要滿足的約束條件后才能為這個問題創造一個實用的解決方案。”

全球婦女癌癥相關死亡率的最大原因是乳腺癌由于缺乏治療而對低收入國家的婦女產生了不成比例的影響。雖然美國女性的存活率大于90%,但沙特阿拉伯,烏干達和岡比亞的女性存活率分別為64%,46%和12%。

“而不是說'她患有乳腺癌',我們在為我們的研究進行焦點小組時遇到的當地人說'她已經死亡',因為在這些社區中乳腺癌通常被認為是自動死刑,”Surtees補充道。

在低收入國家,治療乳腺癌的主要障礙是治療選擇不充分 - 手術,化療和放射治療不切實際或太昂貴 - 以及到有效治療的地區醫院的長途旅行時間。即使一名婦女能夠前往醫院接受治療,她也可能不會被看到,恢復時間會使她失去工作幾周。

用冷或冷凍消毒來殺死癌組織比在這些國家手術切除腫瘤更好,因為它不需要無菌手術室和麻醉,因此可以讓當地診所進行手術。它還具有微創性,從而減少疼痛,出血和延長恢復時間等并發癥。

然而,目前的冷凍消融技術太昂貴,單次處理成本高達10,000美元,并且依賴于通常在低收入國家不可獲得的氬氣來形成殺死組織的冰晶。

考慮到這些障礙,學生主導的研究團隊,名為Kubanda(在祖魯語中意為“冷”),想要創建一種使用二氧化碳的組織冷凍工具,這種工具已經在大多數農村地區廣泛使用,這要歸功于碳酸飲料的普及。

研究小組在三個實驗中測試了他們的工具,以確保它在類似于人類乳房的條件下保持足夠冷,并成功殺死腫瘤組織。

在第一個實驗中,研究小組在超聲凝膠瓶上使用該工具,熱力學模擬人體乳房組織,以確定它是否能夠成功達到標準冰凍溫度,殺死組織并形成一致的冰球。在所有試驗中,該裝置形成足夠大的冰球并且達到-40攝氏度以下的溫度,其滿足美國類似裝置的組織死亡的標準冰凍溫度。

對于第二個實驗,該團隊治療了9只具有10個乳腺腫瘤的大鼠。然后,他們在顯微鏡下觀察組織并確認該工具成功殺死了所有腫瘤的85%或更多組織。

最后,該團隊測試了該工具能夠達到足夠冷的溫度,以便在豬的正常肝臟中進行組織破壞,其溫度與人類乳房相似。該裝置在整個實驗過程中成功地保持足夠冷以殺死目標組織。

“當我們開始這個項目時,該地區的專家告訴我們用二氧化碳消除有意義的組織體積是不可能的。這種心態可能既來自該領域的勢頭,也來自于沒有考慮降低成本的重要性這種待遇,“杜爾說。

雖然結果很有希望,但該設備在準備用于商業用途之前仍需要額外的實驗。主要是,研究小組的下一步是確保它能夠在與人類乳房組織相同的熱條件下持續殺死癌組織。

在不久的將來,該團隊希望繼續測試他們的設備供人類使用,并將其用途擴展到寵物。

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