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新研究使用二氧化碳为癌症组织冷冻探针提供动力

发布时间:2019-07-17 15:56:45 来源: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。”

全球妇女癌症相关死亡率的最大原因是乳腺癌由于缺乏治疗而对低收入国家的妇女产生了不成比例的影响。虽然美国女性的存活率大于90%,但沙特阿拉伯,乌干达和冈比亚的女性存活率分别为64%,46%和12%。

“而不是说'她患有乳腺癌',我们在为我们的研究进行焦点小组时遇到的当地人说'她已经死亡',因为在这些社区中乳腺癌通常被认为是自动死刑,”Surtees补充道。

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肿瘤更好,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,目前的冷冻消融技术太昂贵,单次处理成本高达10,000美元,并且依赖于通常在低收入国家不可获得的氩气来形成杀死组织的冰晶。

考虑到这些障碍,学生主导的研究团队,名为Kubanda(在祖鲁语中意为“冷”),想要创建一种使用二氧化碳的组织冷冻工具,这种工具已经在大多数农村地区广泛使用,这要归功于碳酸饮料的普及。

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,并成功杀死肿瘤组织。

在第一个实验中,研究小组在超声凝胶瓶上使用该工具,热力学模拟人体乳房组织,以确定它是否能够成功达到标准冰冻温度,杀死组织并形成一致的冰球。在所有试验中,该装置形成足够大的冰球并且达到-40摄氏度以下的温度,其满足美国类似装置的组织死亡的标准冰冻温度。

对于第二个实验,该团队治疗了9只具有10个乳腺肿瘤的大鼠。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肿瘤的85%或更多组织。

最后,该团队测试了该工具能够达到足够冷的温度,以便在猪的正常肝脏中进行组织破坏,其温度与人类乳房相似。该装置在整个实验过程中成功地保持足够冷以杀死目标组织。

“当我们开始这个项目时,该地区的专家告诉我们用二氧化碳消除有意义的组织体积是不可能的。这种心态可能既来自该领域的势头,也来自于没有考虑降低成本的重要性这种待遇,“杜尔说。

虽然结果很有希望,但该设备在准备用于商业用途之前仍需要额外的实验。主要是,研究小组的下一步是确保它能够在与人类乳房组织相同的热条件下持续杀死癌组织。

在不久的将来,该团队希望继续测试他们的设备供人类使用,并将其用途扩展到宠物。

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