突破腦腫瘤治療瓶頸!Nature 子刊發布磁驅動生物雜化水凝膠纖維技術,靈賦拓普深度參與關鍵模型構建-國內聚焦-資訊-生物在線

突破腦腫瘤治療瓶頸!Nature 子刊發布磁驅動生物雜化水凝膠纖維技術,靈賦拓普深度參與關鍵模型構建

作者:深圳靈賦拓普生物科技有限公司 2025-06-05T00:00 (訪問量:34381)

近日,國際頂級期刊《Nature Biomedical Engineering》(IF=27.7)發表了一項突破性研究成果 ——《Magnetically driven biohybrid blood hydrogel fibres for personalized intracranial tumour therapy under fluoroscopic tracking》。該研究由 Ben Wang、Jie Shen、Li Zhang 與 Tiantian Xu 研究團隊主導,靈賦拓普生物有幸參與其中,協助完成關鍵的豬腦膠質瘤模型構建工作,為顱內腫瘤治療的創新技術提供了重要實驗依據。

一、研究背景:突破傳統腦腫瘤治療的困境

    腦腫瘤(如神經膠質瘤、腦膜瘤、室管膜瘤)作為源于腦組織的異常增生性疾病,目前臨床主要依賴手術切除、放療和化療。盡管開顱手術是主流手段,但對于位置深在、浸潤性生長的腫瘤,完全切除率仍然不高。近年來,以軟體機器人為代表的微創技術展現潛力,但其使用的凝膠、彈性體等材料易引發免疫反應,導致機器人無法在體內長時間穩定工作。如何實現材料的免疫逃逸、精準導航與實時監控,成為制約該領域發展的核心瓶頸。

二、核心技術:可降解、磁驅動的“生物導彈”——BBHFs

研究團隊開發了一種磁驅動生物雜化血液水凝膠纖維(BBHFs),創新性地將患者自體血液與磁性納米顆粒結合,形成兼具生物相容性與磁響應性的新型載體:

    開發的系統包含磁致動裝置、X射線成像工具和BBHFs,用于向顱內腫瘤治療的目標部位執行遠程和成像引導遞送。

    通過改變磁場參數,BBHFs可以被精確地控制以朝向損傷部位行進,并隨后分裂成碎片以實現局部藥物釋放。利用受體來源的原材料構建BBHFs消除了與免疫排斥相關的顧慮。BBHFs可以用導管以受控和微創的方式遠程部署到靠近目標部位的顱內區域,這些BBHFs在腦脊液或大腦表面的后續導航依賴于磁推進,從而能夠通過X射線成像進行實時跟蹤。在多平臺組合的基礎上,BBHFs實現了高精度的遠程控制和藥物輸送,具有突出的生物相容性和免疫避免性。BBHFs制備的簡單性,加上其精確給藥的能力,增強了基于藥物的治療的效率和有效性。

BBHFs的顱內遞送
為了驗證BBHFs通過顱骨中的腦脊液用于靶向癌癥治療的潛在用途,將X射線成像工具和配備有機械臂的磁激勵裝置集成在一起,以在豬顱骨內執行BBHFs的X射線引導激勵。不同長度和直徑的BBHFs具有足夠的分辨率。在將BBHFs給藥至腦的腦脊液層后,盡管可能受到顱骨的干擾,BBHFs仍然是可辨別的,當向顱骨施加旋轉磁場時,BBHFs沿豬顱骨內的磁梯度表現出熟練的機動性。這一觀察證實了這些新出現的BBHFs通過大腦區域內的腦脊液通道向腫瘤區域的可行和可控的導航。

三、靈賦拓普的關鍵貢獻

標準化動物模型構建與療效驗證

    在動物實驗環節,靈賦拓普生物嚴格遵循動物倫理委員會規范(實驗許可編號:TOPGM-IACUC-2023-0106 等),為研究團隊提供了標準化的巴馬小型豬腦膠質瘤模型構建服務:

  • 模型構建:選擇25-30kg的健康巴馬小型豬,用于研究,在手術前口服環孢霉素3天,以防止癌細胞注射后潛在的宿主免疫反應,劑量為30mg/kg/天。手術當天,麻醉誘導小型豬,并建立耳靜脈插管。準備顱骨頂部并消毒,然后進行氣管插管,通過顱內注射U87MG細胞構建豬腦膠質瘤模型。

體內腦腫瘤治療
  • 實驗分三組:空白對照組、假手術組(不負載DOX的BBHFs組)和負載藥物的BBHFs治療組。

    所有組通過連續施用免疫抑制劑(環孢菌素)3天后進行顱內注射癌細胞并喂養15天,此期間持續施用環孢菌素,所有豬在第15天進行磁共振成像(MRI)和計算機斷層掃描(CT)檢查,可以觀察到顱內腫瘤模型被成功構建,體積約為100 mm³。術后第18、22、26天對三組進行CT檢查結果發現具有裝載藥物的BBHFs治療組顯示出與第15天相當的腫瘤大小,表明對腫瘤生長具有良好抑制,此結果在組織學水平上進一步證實。通過血細胞計數,證實了由豬自身細胞制成的BBHFs的優異生物相容性。WBC的差異通道散點圖進一步表明BBHFs在豬腦中不引起明顯的免疫反應。

四、技術創新與臨床轉化前景
   本研究開發了一種可生物降解的磁響應性生物雜化水凝膠纖維,適用于顱內遞送。該纖維在注射后可通過腦脊液流動外磁場調控下實現精準定位,并借助X射線成像進行實時追蹤。凝膠纖維內封裝的藥物(如化療藥物多柔比星)可在磁控釋放下實現按需給藥,從而優化藥物遞送效率。

    在小型豬顱內腫瘤模型中的實驗表明,該體系能夠實現靶向藥物控釋,避免全身免疫反應,并顯著提升顱內腫瘤治療的藥物遞送效果。這一技術為中樞神經系統疾病(如腦腫瘤)的個性化治療提供了一種新型、微創的干預策略。

五、靈賦拓普

全鏈條疾病模型解決方案提供商

    作為本次研究的重要合作伙伴,靈賦拓普生物依托完善的動物實驗平臺與標準化操作流程,已為國內外 300 余家科研機構提供模型構建服務,涵蓋:

  • 中樞神經系統模型:腦缺血、帕金森病、阿爾茨海默病、腦腫瘤等;

  • 腫瘤模型:皮下瘤,原位瘤,轉移瘤;

  • 代謝性疾病模型:糖尿病、非酒精性脂肪肝、肥胖癥等。

    靈賦拓普生物提供從模型設計、構建、表型分析到藥效評價的一站式服務,支持定制化參數設置(如腫瘤大小、位置、細胞類型),并可配套組織學、影像學、分子生物學檢測。

六、結語

    這項發表于《Nature》子刊的研究,通過跨學科創新為腦腫瘤治療開辟了新路徑。靈賦拓普生物始終堅信,高質量動物模型是連接基礎研究與臨床轉化的關鍵橋梁。未來,我們將繼續深耕模型構建技術,與全球科研團隊共同攻克重大疾病,推動更多 “實驗室成果” 走向臨床應用。

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本文部分數據來源于原始研究(doi:10.1038/s41551-025-01234-x),技術細節經授權后整理,如需引用請參考原文。

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