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  隨著科技工業(yè)的發(fā)展以及老齡化社會(huì)的來(lái)臨，癌癥已經(jīng)成為嚴(yán)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(wàn)人，而且每年新增癌癥患者數(shù)目在不斷增加，預(yù)計(jì)2030年患癌人數(shù)可達(dá)兩千七百萬(wàn)�；瘜W(xué)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(wèn)題，包括嚴(yán)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(huì)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(guān)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(jìn)一步地，如果能夠?qū)崿F(xiàn)藥物在腫瘤部位的可控釋放，這將會(huì)是更為優(yōu)越的治療手段。

  紅細(xì)胞具有長(zhǎng)達(dá)120天的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間，良好的穩(wěn)定性和伸縮性，無(wú)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(shí)，載藥紅細(xì)胞可對(duì)高壓電場(chǎng)刺激產(chǎn)生響應(yīng)性釋放。但傳統(tǒng)高壓電源設(shè)備體積龐大，安全系數(shù)低，患者無(wú)法自主操作，這些因素阻礙了電場(chǎng)控制式藥物遞送系統(tǒng)在腫瘤治療中的應(yīng)用。

  近日，中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所李舟研究員課題組完成了磁性互斥結(jié)構(gòu)植入式摩擦納米發(fā)電機(jī)的研制，并與中科院過(guò)程工程研究所魏煒研究員合作，將其用于控制載藥紅細(xì)胞在腫瘤部位的定點(diǎn)藥物釋放，實(shí)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(jī)在封裝和植入后仍然能夠保持長(zhǎng)久穩(wěn)定的電能輸出，納米發(fā)電機(jī)的電場(chǎng)對(duì)裝載阿霉素的紅細(xì)胞膜具有精準(zhǔn)的控制釋放作用：施加電場(chǎng)時(shí)，藥物釋放加速為本底值的3-4倍；而在電場(chǎng)消失后，藥物釋放量迅速回歸本底值，從而實(shí)現(xiàn)了藥物的可控釋放。將磁鐵納米發(fā)電機(jī)與叉指電極或微針電極結(jié)合，在二維腫瘤細(xì)胞、三維腫瘤球團(tuán)以及小鼠體內(nèi)的實(shí)體腫瘤三個(gè)層面，均實(shí)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(shí)驗(yàn)中，該納米發(fā)電機(jī)與微針電極相結(jié)合的藥物遞送和釋放系統(tǒng)，顯著延長(zhǎng)了荷瘤小鼠的生存壽命，并且對(duì)荷瘤小鼠毒副作用更低�；诖判曰コ饨Y(jié)構(gòu)納米發(fā)電機(jī)微型化和高電壓低電流輸出的特點(diǎn)，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(yīng)用于實(shí)際的醫(yī)療場(chǎng)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。

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

  相關(guān)研究成果以Highly Efficient In Vivo Cancer Therapy by an Implantable Magnet Triboelectric Nanogenerator 為題發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）上。博士生趙超超、封紅青副研究員和博士生張莉君為并列第一作者；李舟研究員和魏煒研究員為共同通訊作者。該項(xiàng)工作得到科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金以及國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃“青年拔尖”人才的經(jīng)費(fèi)支持。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201808640