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癌症治疗面临药物递送效率低、副作用潜在风险大及使用不便等问题。研究人员开展了可穿戴柔性超声微针贴片（wf - UMP）用于癌症免疫治疗的研究。结果显示，wf - UMP 在小鼠实验中展现出显著抗癌效果，这为癌症治疗提供了新策略。
癌症，这一全球性的健康难题，如同高悬在人类头顶的达摩克利斯之剑，严重威胁着人们的生命健康。当前，临床癌症治疗手段多样，像手术切除、放化疗、靶向治疗以及免疫治疗等，但都存在各自的问题。例如，药物递送效率低下，使得很多药物无法精准有效地作用于肿瘤细胞；潜在的副作用给患者带来额外痛苦；治疗过程的不便也影响了患者的生活质量和治疗依从性 。在这样的背景下，为了寻找更高效、便捷且低副作用的癌症治疗方法，四川大学的研究人员开展了一项关于可穿戴柔性超声微针贴片（wearable flexible ultrasound microneedle patch，wf - UMP）用于癌症免疫治疗的研究，该研究成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。通过有限元分析（FEA）对 wf - UMP 的机械性能、声学输出以及压电纳米颗粒（piezoelectric nanoparticles，PNPs）的表面压电势分布进行模拟；采用密度泛函理论（DFT）计算研究 mKNN 的电子性质；利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等对材料微观结构进行表征；运用流式细胞术（FCM）分析免疫细胞；开展 RNA 测序探究基因表达变化 。
下面介绍该研究的主要结果：
- wf - UMP 的设计：wf - UMP 采用一体化生物电子概念，整合了可拉伸的无铅超声换能器阵列用于声发射、生物粘附水凝胶弹性体实现牢固粘附和声耦合，以及负载生物相容性压电纳米颗粒的可溶解微针贴片用于无痛药物递送。其微针呈锥形，特定的尺寸和间距使其能有效穿透皮肤，水凝胶可与皮肤形成强粘附，换能器具备良好的拉伸性 。
- wf - UMP 的表征：选用高性能 mKNN 陶瓷作为换能器阵列的机电转换功能材料，加工成 1 - 3 压电单元后，其机电转换效率提高，声学耦合和传输效率也得到改善。wf - UMP 在变形时阻抗稳定，能可逆拉伸，生物粘附水凝胶与猪皮的界面韧性强，声学阻抗适宜，且在超声刺激下药物扩散增强 。
- mKNN PNPs 的超声激活催化：mKNN PNPs 在微针中分布较均匀，经超声刺激能产生大量活性氧（reactive oxygen species，ROS），通过降解实验、压电电流测量等证实其具有良好的压电催化活性，且结构稳定 。
- mKNN PNPs 的体外抗癌活性：研究发现 mKNN PNPs 在超声刺激下能显著增加 4T1 细胞内 ROS 水平，诱导细胞凋亡，降低线粒体膜电位（mitochondrial membrane potential，MMP），抑制细胞迁移 。
- wf - UMP 的体内抗癌活性：在 4T1 皮下肿瘤小鼠模型实验中，wf - UMP 能有效抑制肿瘤生长，延长小鼠生存期，且生物安全性高，能诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤血管生成 。
- wf - UMP 的体内生物安全性和 mKNN PNPs 的代谢分布：多次使用 wf - UMP 对小鼠皮肤和主要器官无明显损伤，血液指标正常，mKNN PNPs 在肿瘤部位能持续发挥抗肿瘤作用 。
- wf - UMP 对肿瘤进展的免疫调节作用：RNA 测序分析表明，wf - UMP 可调节与免疫过程相关的基因和信号通路，促进免疫细胞浸润，调节巨噬细胞极化，增强抗肿瘤免疫反应 。
- wf - UMP 联合 PD1 阻断的远隔效应：在双肿瘤模型实验中，wf - UMP 联合 Anti - PD1 治疗能显著抑制原发和远处肿瘤生长，激活免疫细胞，增强细胞因子分泌，减轻脾肿大 。
- 协同免疫治疗诱导的 T 细胞介导的抗肿瘤免疫：联合治疗能促进树突状细胞（dendritic cells，DCs）成熟，激活 T 细胞，增加肿瘤浸润 T 细胞数量，减少免疫抑制细胞，有效抑制肿瘤复发 。
- 长期免疫记忆功能：肿瘤再挑战实验显示，Anti - PD1 + wf - UMP 治疗能诱导长期免疫记忆，有效抑制肿瘤复发，促进记忆 T 细胞表型转换 。
研究结论表明，wf - UMP 为癌症免疫治疗提供了一种便捷、高效且微创的治疗平台。它不仅能有效治疗局部癌症，还能通过与 Anti - PD1 联合诱导协同免疫反应，抑制远处肿瘤生长和复发 。不过，该研究也指出，由于生物体生理环境复杂，wf - UMP 在临床应用中可能面临挑战，未来还需更多研究，包括大动物模型实验、临床试验等，以推动其临床转化。这一研究成果为癌症治疗开辟了新的方向，有望改善癌症患者的治疗效果和生活质量，在癌症治疗领域具有重要的意义 。
