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行业新闻

重大突破!石墨烯为无创治疗癌症带来新曙光!

发布日期:2024-05-29 13:50 浏览次数:

癌症治疗一直是世界性的医学难题,尽管医学水平随着科技的发展不断进步,但是在复杂的人体环境中对抗癌细胞,仍然存在很多未知领域。

 

2023年12月,中国疾控中心殷鹏研究团队在顶级期刊《柳叶刀·公共卫生》发布了我国2005-2020年间超3亿国人癌症数据分析。研究发现:15年间,我国癌症死亡总人数增加了21.6%,仅2020年因癌症而寿命受损的人数就高达5660万。其中,肺、肝、胃癌最高发!

 

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我国癌症发病率呈现逐年增长的趋势除了与环境污染、情绪压力、饮食习惯等有关外,与老龄化进程加快也有分不开的关系。

 

在我们的印象里,老年人应该是癌症的主要群体:身体免疫力较差,衰老带来的细胞高突变性等。但根据中国2000到2022的各个年龄段癌症发病率情况的数据显示,30岁以下年轻人的患癌率也在不断增加,20多年的时间里增长了80%!

 

癌症的日趋年轻化在不知不觉中,渐渐成为不可辩驳的趋势。不过罹患癌症并不意味着死亡宣判,眼下如何有效提升癌症患者的5年生存率以及生活质量已经成为当前社会关注的热点话题。

 

目前肿瘤治疗方式存在局限性

 

2023年11月15日,据国家卫健委发布,中国癌症发病率、死亡率上升的趋势得到初步遏制,经过努力我国总体癌症5年生存率从2015年的40.5%上升到了2022年的43.7%,并且明确了2030年的目标任务,即在癌症领域总体癌症5年生存率要达到46.6%以上。

 

现代医学的发展,让许多无法治愈的晚期肿瘤患者,有可能利用新药物、新技术等综合治疗手段,来缓解肿瘤病灶、延长生存期、维持生活质量。

 

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虽然我国癌症诊疗技术水平有了很大的发展,但治疗主要靠外科手术、化学治疗(化疗)、放射治疗(放疗)。这些手段在治疗癌症的同时,不可避免的存在一些副作用。

 

恶性肿瘤常会突破基底膜向四周浸润,边界模糊,因此传统手术方式有时无法完全切除病灶,存在复发及转移的风险;放化疗法又是无区别杀伤,不仅仅作用于肿瘤细胞,也损害正常细胞,对身体存在很大副作用。

 

如何在抑制肿瘤细胞恶性增殖、进而杀伤肿瘤细胞的同时尽量减少对正常细胞和组织的影响成为肿瘤相关研究者关注的热点之一。

 

石墨烯热疗助力无创治疗癌症

 

热疗(hyperthermia)一词源于希腊文,意思是高热或过热,是一门古老的医学。宽泛来说,我国的药物熏蒸、药浴、热水浴、温泉浴、艾灸、火罐等治疗疾病的方法,都属于热疗。

 

肿瘤热疗,就是用加热方式治疗肿瘤的一种方法,即利用有关物理能量在肿瘤组织中沉淀而产生热效应,使肿瘤组织温度上升到有效治疗温度,并维持一段时间以杀死癌细胞,又不损伤正常细胞的一种治疗方法,被国际医药界称之为“绿色疗法”。

 


 

肿瘤热疗对热源及仪器要求很高,目前治疗手段在热量的吸收性、可控性、安全性等方面还存在很多局限,如何保持温度,并把温度控制在一个合适的范围内很关键。太低的话肿瘤细胞不会被热死,温度太高,又会把正常细胞损伤,如何精准控温,科学定量,保障人体对热源的有效等制约着热疗的发展。

 

此前,南京医科大学科研团队在老牌科研杂志社Wiley旗下专门报道前沿医疗技术和材料的期刊《Advanced Therapeutics》(中文译名“先进医疗”) 2020年第3期,以封面论文形式,刊发了一篇名为“基于石墨烯柔性器件的非侵入式特殊远红外肿瘤治疗新方法”(A Graphene-Based Flexible Device as a Specific Far-Infrared Emitter for Noninvasive Tumor Therapy)的论文,引发关注。

 

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《Advanced Therapeutics》封面

 

论文主要作者南京医科大学生物医学工程与信息学院的胡克博士,在其无创肿瘤治疗的应用研究中,将其研发的石墨烯器件发射的远红外,与碳纤维器件发射的远红外进行了对比实验发现:石墨烯器件辐射的远红外具有更强的诱导肿瘤细胞凋亡的能力,可显著抑制乳腺癌中转移性强、预后较差、死亡风险较高的三阴性乳腺癌细胞在裸鼠体内的恶性增殖及转移。

 

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石墨烯远红外热疗治疗肿瘤新方式,其原理是利用石墨烯的发热特性,将肿瘤部位的温度升高到一定的范围,从而杀灭肿瘤细胞。

 

具体来说,石墨烯热疗通过将肿瘤部位的温度升高到42℃-45℃,使肿瘤细胞受到热损伤,导致其凋亡。同时,热疗还可以增强肿瘤细胞对化疗或放疗的敏感性,提高治疗效果。

 

与传统的治疗方法相比,石墨烯热疗具有5大优势:

 

01、高度转化率

石墨烯装置产生的远红外线辐射特性与裸鼠更为相似,可以很容易地形成更强的共振,因此其高能量转化率在生物医学应用中具有很大的优势。

 

02、安全可靠

石墨烯柔性电子器件被用作肿瘤治疗的新型远红外发生器,其安全性在生物医学应用中具有很大的优势。另外,由于石墨烯材料独特的物理性质,它能够针对不同类型的肿瘤细胞进行治疗。这意味着,无论是早期还是晚期的癌症患者,都有可能从石墨烯热疗中获益。这种治疗方法为更多患者带来了新的希望。

 

03、直接作用于肿瘤细胞

热疗能够直接作用于肿瘤细胞,引起肿瘤细胞膜的通透性、流动性增强,促进化疗药物对肿瘤细胞发挥作用。

 

04、诱导癌细胞凋亡

温热效应能诱导细胞产生程序化凋亡,使半数左右肿瘤细胞被消灭,从而达到治疗的目的。研究发现,在经过热疗后,肿瘤细胞内促进细胞凋亡的相关基因表达增强,而抑制凋亡的基因表达减弱甚至不表达,最终通过线粒体或死亡受体途径诱导肿瘤细胞发生凋亡。

 

05、抑制肿瘤细胞的侵袭与转移

石墨烯器件产生的远红外热疗辐射能够显著抑制肿瘤细胞在裸鼠体内的恶性增殖及转移,清除部分游离细胞及病灶,降低游离癌细胞及癌转移灶对机体的损伤,同时具有局部药物浓度高、毒性低,能有效缓解化疗痛苦等优势。

 

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不过,石墨烯热疗在实际应用中仍面临一些挑战和限制。例如,不同个体的肿瘤细胞对热疗的反应可能存在差异,导致治疗效果有所起伏。此外,热疗需要在特定的温度范围内进行,如果温度控制不当,可能会对正常组织造成损伤或降低治疗效果。

 

尽管石墨烯热疗治疗癌症在现阶段仍存在局限性,但随着科学技术的进步和医疗研究的深入,相信这些问题会逐渐得到解决。未来,石墨烯热疗有望成为一种广泛应用于临床治疗癌症的有效方法,为患者带来更好的生活质量和生存希望。

 

当然,预防大于治疗,要想避免患上恶性肿瘤,我们最主要的还是要以预防为主,石墨烯作为一种纳米材料,本身是单层的膜,非常薄,只有头发丝的二十万分之一,经特殊工艺有机融合后得到的石墨烯发热膜,既方便使用还能保证它不被氧化。

 

实验证明,这个发热膜产生的特殊远红外光谱特性跟人体的波普吸收特性十分接近,所以石墨烯通电后产生的特殊远红外能让热量更好地传输入人体,避免了多余能量积聚带来的副作用。

 

由石墨烯发热膜作为主要材料制作而成的产品,例如石墨烯光波房、眼罩、腰带、马甲等,都能有效地对人体进行远红外理疗,从而起到预防疾病的作用。

 

石墨烯发热膜的发明,不仅为医疗领域带来了新的治疗手段,更为普通消费者提供了一种健康、舒适的生活方式!

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