新型多模态栓塞凝胶系统:开启长期荧光成像与光热治疗新篇章

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Biomaterials Advances 5.5

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  为解决凝胶栓塞剂在实时成像、术后监测和热疗应用方面的不足,研究人员开展了新型经导管注射纳米黏土 - 海藻酸盐(NCA)/ 吲哚菁绿(ICG)凝胶栓塞剂的研究。结果显示该凝胶性能优异,可用于双荧光成像和热消融,有望成为多功能血管栓塞剂。

  在医学领域,微创技术因其诸多优势逐渐成为临床治疗的热门选择,其中栓塞术作为一种重要的微创血管干预手段,在治疗肝癌、子宫肌瘤、动脉瘤以及动静脉畸形(AVM)等疾病时发挥着关键作用。然而,现有的栓塞剂存在不少问题。例如,普通的凝胶栓塞剂虽然在机械性能等方面有一定优势,但在实时成像、术后监测和热疗应用上却表现不佳,这就像一个功能不全的 “工具”,难以满足临床的复杂需求。
为了突破这些困境,来自未知研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们致力于开发一种新型的经导管注射纳米黏土 - 海藻酸盐(NCA)/ 吲哚菁绿(ICG)凝胶栓塞剂,希望能赋予栓塞剂更多强大的功能。经过不懈努力,研究人员取得了令人瞩目的成果。他们成功制备出的 NCA/ICG 凝胶栓塞剂,具备出色的剪切稀化特性、经导管可注射性和机械稳定性,就像为栓塞治疗打造了一把 “精准手术刀”,能确保在手术过程中实现精确而稳定的栓塞。同时,该凝胶还显著增强了荧光信号强度和持久性,这意味着在实时成像和术后监测方面有了质的飞跃,医生们可以更清晰、更长久地观察治疗效果。此外,它还能将近红外(NIR)激光能量高效转化为热量,为潜在的光热治疗(PTT)提供了可能,为治疗一些难以攻克的疾病带来了新的希望。这项研究成果发表在《Biomaterials Advances》杂志上,为医学领域的发展注入了新的活力。

研究人员在开展研究时,运用了多种关键技术方法。在材料制备方面,他们精心调配纳米黏土(NC)、海藻酸盐(A)和吲哚菁绿(ICG),精确控制各成分比例。通过流变学研究,使用剪切率扫描、大振幅振荡剪切(LAOS)和频率扫描等技术,深入探究凝胶的力学行为。还进行了激光加热实验,评估凝胶在光热治疗方面的潜力,并通过一系列实验评估其生物相容性。

下面详细介绍研究结果:

  • NCA/ICG 凝胶的制备(Formulation of NC/alginate/ICG gel (NCA/ICG)):研究人员选用分子级水、Laponite - XLG 纳米黏土、中等粘度海藻酸钠盐和吲哚菁绿,精确确定了 NCA/ICG 栓塞剂的具体配方,为后续研究奠定了物质基础。
  • NCA/ICG 凝胶的流变学(Rheology of NCA/ICG gels):研究人员根据前期研究成果,选择 5NC0A 和 4.5NC0.5A 栓塞凝胶作为基础材料。通过实验发现,引入 ICG 后,NCA/ICG 凝胶在高应变(>100)下会逐渐转变为类似液体的状态,在溶胶 - 凝胶转变时完全呈液态,证实了其良好的剪切稀化行为,这一特性使得凝胶在注射过程中能够灵活适应导管,到达目标位置后又能稳定地发挥栓塞作用。

研究结论表明,研究人员成功开发出的经导管注射 NCA/ICG 凝胶栓塞剂,在多方面展现出卓越性能。它不仅能确保栓塞过程的精确性,还通过物理吸附 ICG 到纳米黏土颗粒边缘,有效稳定了 ICG,显著提升了荧光信号强度和信号寿命,为实时成像和术后监测提供了有力支持,同时其潜在的光热治疗能力也为临床治疗开辟了新途径。

从讨论部分来看,这种多功能栓塞剂的出现,解决了传统栓塞剂在成像和治疗方面的诸多局限,为血管栓塞治疗带来了新的方向。它的生物相容性和增强的抗菌性能进一步凸显了其临床应用价值,有望成为临床治疗多种血管相关疾病的有力武器,推动医学领域在微创血管干预治疗方面不断向前发展,为更多患者带来更高效、更安全的治疗方案。

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