更温和的治疗方式，用4D打印个性化“智能植入物”来治疗乳腺癌

2023年8月31日，南极熊获悉，英国贝尔法斯特女王大学的研究人员开发了一种个性化4D打印植入物，用于管理和治疗乳腺癌。据称，这是首次将4D打印技术应用于乳腺癌植入物的生产。

△4D打印的乳房植入物

4D打印本质上是利用所谓的“智能材料”制造动态的3D打印物体，这些材料可以改变其特性和形态。这些变化可以通过编程和准确预测来实现，并受到外部刺激（如pH、温度、湿度、光或磁场的变化）的控制。

利用这项技术，研究小组制造了多功能的乳房植入物，可以通过编程改变其尺寸，以更好地适应患者的组织腔。这可以实现更大程度的个性化，并改善美学效果。此外，4D打印植入物还可以在需要的位置准确释放化疗药物，以保护患者免受受影响区域癌细胞的复发。

贝尔法斯特女王大学药学院生物制造和先进制造系主任、该项目负责人Dimitrios Lamprou教授评论道：“通过首次制造这些4D打印植入物，手术后的乳腔可以用模仿乳房弹性的植入物覆盖，并通过释放一种化疗药物来更好地控制乳腺癌，这种药物可以远离肿瘤的复发。”

△该研究论文已发表在《Science Direct》杂志上，题目为“用于乳腺癌管理的4D打印多用途智能植入物”（传送门）

利用4D打印治疗乳腺癌

乳腺癌是全球第二常见的癌症，每年有超过230万例新病例，其中约30%的患者因该疾病而死亡。

保乳手术是治疗早期乳腺癌的主要方法，但局部癌症复发和乳腺组织损失通常与此治疗方法相关。此外，放射疗法和全身疗法的使用虽然提高了患者的生存机会，但也导致了更长的治疗时间和不良反应。贝尔法斯特女王大学的研究团队声称已经开发出一种有吸引力的替代方法来取代这些方法。

考虑到个体和肿瘤之间的异质性，研究人员认为“以患者为中心的方法是治疗乳腺癌的基础”。这就是增材制造技术发挥作用的地方。研究人员认为，4D打印提供了一个通过开发“智能植入物”来改善乳腺癌管理的机会。

研究团队使用Tinkercad 3D CAD设计工具和Cellink Bio X 3D生物打印机，使用羧甲基纤维素钠盐（CMC）和纤维素纳米晶体（CNC）的混合物制造了乳房植入物。植入物还装载有阿霉素（DOX），一种常用的化疗药物，可以以集中、有针对性的方式输送，以降低癌症复发的风险。

△空白植入物（顶部）和负载DOX的植入物

比化疗更温和的治理方案

负责植入物体外评估的药学院博士Niamh Buckley解释道：“化疗在乳腺癌治疗中起着至关重要的作用，但它也会带来严重的副作用。使用这种技术可以将药物集中输送到需要的地方，有助于使治疗更加有效和温和。”

△4D打印和处理过程

研究人员还指出，可以使用磁共振成像（MRI）或计算机轴向断层扫描（CAT）扫描来根据患者的需求定制植入物。此外，一旦植入，4D打印的“智能设备”可以根据患者的身体扩展，以更好地贴合。这种尺寸和形状的变化是对患者间质液（填充细胞之间间隙的液体）的反应，从而为患者提供额外的个性化水平。

由于尺寸小，这些乳房植入物价格实惠且易于制造。因此，它们可以在医院为直接和个性化的治疗做好准备，降低成本并为患者提供更好的选择。这项研究反映了采用增材制造技术在治疗期间和治疗后帮助癌症患者的日益增长的趋势。