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上海硅酸盐所在多功能新型生物活性玻璃材料研
时间: 2020-11-15 01:38     作者: 万搏体育

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  作为一种新型肿瘤治疗方式,光热治疗(PTT)显示出优势。但在常规的PTT中,很难测量肿瘤部位的准确温度,PTT温度过低,不能杀死肿瘤细胞,过高的温度又可能烫伤周围的正常组织。因此,在PTT过程中,原位监测温度以确定PTT治疗的最佳温度、修复PTT治疗时可能产生的对周边正常组织烫伤是需要解决的问题,发展精准测量病灶部位温度、兼具光热治疗肿瘤和组织修复的多功能生物活性材料具有重要意义。

  近日,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员常江、吴成铁带领的研究团队,在原位光热治疗、荧光监测光热治疗温度并修复烫伤组织的光热测温生物活性材料研究方面获得进展。该团队设计制备了一种能产生光热效应以杀死肿瘤、通过荧光监测肿瘤原位温度、修复过高光热对肿瘤周边正常组织烫伤的多功能新型生物活性玻璃材料。相关研究成果以Multi-functional Bioactive Nd-Ca-Si Glasses for Fluorescent Thermometry, Photothermal Therapy and Burn Tissue Repair为题,发表在Science Advances上,并申请发明专利一项。上海硅酸盐所在读博士生马玲玲为论文第一作者,导师、研究员常江为论文通讯作者。

  研究团队采用无容器气悬浮技术,将稀土元素Nd引入具有生物活性的钙硅基(Ca-Si)材料中,制备出一种新型的多功能Nd-Ca-Si基生物活性玻璃。该生物玻璃具有近红外光光热性能、良好的荧光特性,且荧光强度与材料温度呈线性关系,因此可在光热治疗过程中通过测量荧光强度测定光热时肿瘤部位材料的温度。该团队将多功能Nd-Ca-Si生物活性玻璃海藻酸复合,制备出多功能可注射水凝胶,可原位注射到动物肿瘤部位;研究该生物玻璃复合水凝胶在不同温度下PTT对肿瘤的杀伤作用及不同温度对正常组织的烫伤程度,以此确定最佳PTT温度,能有效消除肿瘤和避免/减轻周边正常组织烫伤的光热治疗温度。研究人员通过研究PTT肿瘤杀伤效果和周边组织烫伤关系,发现在治疗过程中很难完全避免对周边正常组织的烫伤;生物玻璃复合水凝胶释放的活性组分具有促进组织再生的生物活性,能够促进细胞增殖、迁移及成血管基因表达。体内的动物实验显示,该类生物玻璃复合水凝胶可有效修复PTT过程中产生的周边组织烫伤;在体内降解过程中不会产生组织及主要器官中材料降解产物的富集,无潜在毒性风险。该多功能生物玻璃可用于肿瘤光热治疗温度监测和组织修复,还有可能作为温度监测材料用于植入式热疗医疗器械的潜在应用。

  研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科学技术委员会等的支持。

  图2.合水凝胶的光热/荧光性能。(A)复合水凝胶光学图片。(B)复合水凝胶光热曲线。(C)复合水凝胶荧光强度(1062 nm)与温度的线性关系。(D)室温下复合水凝胶在不同厚度的小鼠皮下的荧光光谱(1062 nm)。(E)穿过不同厚度小鼠皮的荧光强度与温度的线性关系。(F)不同小鼠皮厚度与小鼠皮上下的温度差的线性关系。(G)室温下不同动物皮肤组织在相同厚度(1.64 mm)的荧光光谱(1062 nm)。(H)穿过相同厚度不同动物皮肤的荧光强度与温度的线性关系

  作为一种新型肿瘤治疗方式,光热治疗(PTT)显示出优势。但在常规的PTT中,很难测量肿瘤部位的准确温度,PTT温度过低,不能杀死肿瘤细胞,过高的温度又可能烫伤周围的正常组织。因此,在PTT过程中,原位监测温度以确定PTT治疗的最佳温度、修复PTT治疗时可能产生的对周边正常组织烫伤是需要解决的问题,发展精准测量病灶部位温度、兼具光热治疗肿瘤和组织修复的多功能生物活性材料具有重要意义。

  近日,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员常江、吴成铁带领的研究团队,在原位光热治疗、荧光监测光热治疗温度并修复烫伤组织的光热测温生物活性材料研究方面获得进展。该团队设计制备了一种能产生光热效应以杀死肿瘤、通过荧光监测肿瘤原位温度、修复过高光热对肿瘤周边正常组织烫伤的多功能新型生物活性玻璃材料。相关研究成果以Multi-functional Bioactive Nd-Ca-Si Glasses for Fluorescent Thermometry, Photothermal Therapy and Burn Tissue Repair为题,发表在Science Advances上,并申请发明专利一项。上海硅酸盐所在读博士生马玲玲为论文第一作者,导师、研究员常江为论文通讯作者。

  研究团队采用无容器气悬浮技术,将稀土元素Nd引入具有生物活性的钙硅基(Ca-Si)材料中,制备出一种新型的多功能Nd-Ca-Si基生物活性玻璃。该生物玻璃具有近红外光光热性能、良好的荧光特性,且荧光强度与材料温度呈线性关系,因此可在光热治疗过程中通过测量荧光强度测定光热时肿瘤部位材料的温度。该团队将多功能Nd-Ca-Si生物活性玻璃海藻酸复合,制备出多功能可注射水凝胶,可原位注射到动物肿瘤部位;研究该生物玻璃复合水凝胶在不同温度下PTT对肿瘤的杀伤作用及不同温度对正常组织的烫伤程度,以此确定最佳PTT温度,能有效消除肿瘤和避免/减轻周边正常组织烫伤的光热治疗温度。研究人员通过研究PTT肿瘤杀伤效果和周边组织烫伤关系,发现在治疗过程中很难完全避免对周边正常组织的烫伤;生物玻璃复合水凝胶释放的活性组分具有促进组织再生的生物活性,能够促进细胞增殖、迁移及成血管基因表达。体内的动物实验显示,该类生物玻璃复合水凝胶可有效修复PTT过程中产生的周边组织烫伤;在体内降解过程中不会产生组织及主要器官中材料降解产物的富集,无潜在毒性风险。该多功能生物玻璃可用于肿瘤光热治疗温度监测和组织修复,还有可能作为温度监测材料用于植入式热疗医疗器械的潜在应用。

  研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科学技术委员会等的支持。

  图2.合水凝胶的光热/荧光性能。(A)复合水凝胶光学图片。(B)复合水凝胶光热曲线。(C)复合水凝胶荧光强度(1062 nm)与温度的线性关系。(D)室温下复合水凝胶在不同厚度的小鼠皮下的荧光光谱(1062 nm)。(E)穿过不同厚度小鼠皮的荧光强度与温度的线性关系。(F)不同小鼠皮厚度与小鼠皮上下的温度差的线性关系。(G)室温下不同动物皮肤组织在相同厚度(1.64 mm)的荧光光谱(1062 nm)。(H)穿过相同厚度不同动物皮肤的荧光强度与温度的线性关系

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