中大团队研发多功能水凝胶辅助热消融

近日，中山大学附属第三医院超声科任杰教授团队，联合中山大学生物医学工程学院刘杰教授团队，在生物医学工程著名期刊Bioactive Materials发表题为“Development and preclinical evaluation of multifunctional hydrogel for precise thermal protection during thermal ablation”的研究成果。中山大学附属第三医院超声科郑博文博士与中山大学生物医学工程学院张鹏博士为共同第一作者。

超声引导肿瘤热消融已经成为肿瘤治疗领域重要的微创治疗技术，然而如何保护周围正常的重要结构免受热损害是困扰这一技术的重大问题。课题组发挥医工交叉的优势，研发了一种透明质酸基胱氨酸二甲酯多功能水凝胶（hydrogel composed of hyaluronic acid grafted with dimethyl cysteine，HA-Dc水凝胶），其不仅具有良好的滞留性，还具有优越的热保护作用及生物相容性，在灵长类动物食蟹猴模型上的成功应用展示了其在临床转化的极大潜能。目前，该多功能HA-Dc水凝胶也在申报国家发明专利进程中。

超声引导下热消融治疗是一种肿瘤微创治疗技术，在临床应用广泛。但在热消融治疗过程中，如何避免对肿瘤周围组织结构造成热损伤是提高热消融技术安全性及疗效的核心。液体隔离带是临床应用最多的辅助热保护技术，通过在肿瘤与周围组织结构间注射液体将两者隔离，即可避免周围组织结构的热损伤。然而，目前临床常用的5%葡萄糖（5% Glu）与生理盐水，因流动性大需持续注射大量液体以维持足够的热保护作用，从而可能造成不必要的出血或危及生命的电解质紊乱。

随着生物材料的不断发展，发展具有良好的体内滞留性及热保护作用的生物材料成为学术热点。本研究研发的多功能HA-Dc水凝胶，在体内外均表现出良好的注射性、热稳定性，研究选择了对热损伤极为敏感的神经组织进行验证保护，结果显示，选择兔的坐骨神经、食蟹猴的坐骨神经、食蟹猴的喉返神经的邻近区域进行热消融，多功能HA-Dc水凝胶可起到良好的热隔离保护作用，使神经获得有效保护；同时，水凝胶采用生物安全性良好的材料制备，可通过注射VitC快速溶解消失，使得治疗过程中，可自由控制水凝胶的降解，保证生物安全性。这些特性使得多功能HA-Dc水凝胶在未来的临床应用中展现出良好的转化潜力，其可能不仅适用于大多数常规热消融治疗，甚至可能对某些毗邻重要结构的狭窄间隙肿瘤都能使用，从而拓宽消融治疗的适应症领域。

图：透明质酸基胱氨酸二甲酯水凝胶（hydrogel composed of hyaluronic acid grafted with dimethyl cysteine，HA-Dc水凝胶）的合成与临床前验证流程。上：HA-Dc水凝胶的合成与降解流程。中、下：在灵长类动物食蟹猴模型模拟临床甲状腺结节热消融治疗，比较临床常用5%葡萄糖（中）与HA-Dc水凝胶（下）在其中的热保护作用

超声引导下肿瘤热消融治疗是中山大学附属第三医院超声科的优势专业之一。任杰教授团队在甲状腺消融领域取得多个原创性成果，包括持续液体隔离带法、多点平行布针法、大体积结节单次完全消融策略等，使得甲状腺大体积结节消融疗效较国际报道提高近30%。中山大学生物医学工程学院刘杰教授团队在水凝胶、生物材料方面有深厚的积累，两个团队的紧密合作，为超声引导下肿瘤热消融治疗技术的进一步发展奠定了良好的基础。