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新研究使用二氧化碳爲癌症組織冷凍探針提供動力

发布时间:2019-07-17 15:56:45 來源:新浪

约翰斯·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)创建的一种新型可重复使用设备可以帮助低收入国家患乳腺癌的妇女使用二氧化碳(一种广泛可用且价格合理的气体)为癌症组织冷冻探针提供动力,而不是工业标准的氩气。

本月在PLOS One上发表了一篇详细介绍该工具在动物方面取得成功的研究。

“癌症治疗方面的创新并不总是意味着你必须创造一种全新的治疗方法,有时它意味着对经过验证的治疗方法进行彻底的创新,使得它们经过重新设计,可供全世界大多数人口使用,”Bailey Surtees说。最近约翰霍普金斯大学生物医学工程专业毕业生和该研究的第一作者。

“这个项目是生物医学工程设计项目取得成功的一个非凡例子,”约翰霍普金斯大学生物医学工程助理教授,该研究的资深作者Nicholas Durr说。“这个本科生团队之所以如此成功,是因为他们在真正理解了需要满足的约束条件后才能为这个问题创造一个实用的解决方案。”

全球婦女癌症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産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,烏幹達和岡比亞的女性存活率分別爲64%,46%和12%。

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

在低收入国家,治疗乳腺癌的主要障碍是治疗选择不充分 - 手术,化疗和放射治疗不切实际或太昂贵 - 以及到有效治疗的地区医院的长途旅行时间。即使一名妇女能够前往医院接受治疗,她也可能不会被看到,恢复时间会使她失去工作几周。

用冷或冷冻消毒来杀死癌组织比在这些国家手术切除腫瘤更好,因为它不需要无菌手术室和麻醉,因此可以让当地诊所进行手术。它还具有微创性,从而减少疼痛,出血和延长恢复时间等并发症。

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,並且依賴于通常在低收入國家不可獲得的氩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,名爲Kubanda(在祖魯語中意爲“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。

研究小组在三个实验中测试了他们的工具,以确保它在类似于人类乳房的条件下保持足够冷,并成功杀死腫瘤组织。

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准冰凍溫度,殺死組織並形成一致的冰球。在所有試驗中,該裝置形成足夠大的冰球並且達到-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准冰凍溫度。

对于第二个实验,该团队治疗了9只具有10个乳腺腫瘤的大鼠。然后,他们在显微镜下观察组织并确认该工具成功杀死了所有腫瘤的85%或更多组织。

最後,該團隊測試了該工具能夠達到足夠冷的溫度,以便在豬的正常肝髒中進行組織破壞,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,但該設備在准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,並將其用途擴展到寵物。

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