本文專家： 胡克 南京醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與信息學(xué)院博士

3月12日，南京醫(yī)科大學(xué)科研團(tuán)隊在 老牌科研雜志社Wiley旗下專門報道前沿醫(yī)療技術(shù)和材料的期刊《Advanced Therapeutics》(中文譯名“先進(jìn)醫(yī)療”) 2020年第3期，以封面論文形式，刊發(fā)了一篇名為“基于石墨烯柔性器件的非侵入式特殊遠(yuǎn)紅外腫瘤治療新方法”（A Graphene-Based Flexible Device as a Specific Far-Infrared Emitter for Noninvasive Tumor Therapy）的論文，引發(fā)關(guān)注。

《Advanced Therapeutics》封面

論文主要作者南京醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與信息學(xué)院的胡克博士、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院的俞婷婷博士，在其無創(chuàng)腫瘤治療的應(yīng)用研究中，將其研發(fā)的石墨烯器件發(fā)射的遠(yuǎn)紅外，與碳纖維器件發(fā)射的遠(yuǎn)紅外進(jìn)行了對比實驗發(fā)現(xiàn)： 石墨烯器件輻射的遠(yuǎn)紅外具有更強(qiáng)的誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的能力，可顯著抑制 乳腺癌中轉(zhuǎn)移性強(qiáng)、預(yù)后較差、死亡風(fēng)險較高的三陰性乳腺癌細(xì)胞在裸鼠體內(nèi)的惡性增殖及轉(zhuǎn)移。

                                                                                               石墨烯器件組裸鼠身上的移植瘤平均尺寸最小，同時沒有表現(xiàn)出明顯的體重下降
目前腫瘤治療方式存在局限性,雖然我國癌癥診療技術(shù)水平有了很大的發(fā)展，但治療主要靠外科手術(shù)、化學(xué)治療(化療)、放射治療(放療)。這些手段在治療癌癥的同時，不可避免的存在一些副作用。
腫瘤放療、化療的目的是殺死癌細(xì)胞，而盡量減少對正常細(xì)胞產(chǎn)生不可逆性的損害。但目前尚未發(fā)現(xiàn)有選擇性作用的放療藥物。所以，化療藥物的細(xì)胞毒作用和放療產(chǎn)生的生物效應(yīng)和破壞作用 ,不僅僅作用于腫瘤細(xì)胞，也損害正常細(xì)胞，導(dǎo)致全身和局部的毒副反應(yīng)。 [1]
放射治療中最常見的全身癥狀有乏力、頭暈、胃納減退、惡心等；在頭頸部癌的放療中， 幾乎都有不同程度的口腔或咽喉部粘膜反應(yīng)，咽喉部聲帶水；食管癌放療后常有吞咽困難， 局部疼痛，燒灼感，影響進(jìn)食。 [2]
而外科手術(shù)切除腫瘤后，術(shù)后的傷口愈合過程中存在的炎癥反應(yīng)，可能會引起腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生。 [3]
因此，隨著手術(shù)、放化療等治療瓶頸的出現(xiàn)，熱療作為一種歷史悠久的疾病治療方法，為腫瘤治療提供了新方向。
熱療，引人關(guān)注的腫瘤“綠色療法”
熱療（hyperthermia）一詞源于希臘文，意思是高熱或過熱，是一門古老的醫(yī)學(xué)。寬泛來說，我國的藥物熏蒸、藥浴、熱水浴、溫泉浴、艾灸、火罐等治療疾病的方法，都屬于熱療。 [4]
腫瘤熱療，就是用加熱方式治療腫瘤的一種方法，即利用有關(guān)物理能量在腫瘤組織中沉淀而產(chǎn)生熱效應(yīng)，使腫瘤組織溫度上升到有效治療溫度，并維持一段時間以殺死癌細(xì)胞，又不損傷正常細(xì)胞的一種治療方法，被國際醫(yī)藥界稱之為“綠色療法”。熱療在治療腫瘤中，具有四大特點(diǎn)。 [5]
0 1不損傷正常細(xì)胞
熱療能夠直接作用于腫瘤細(xì)胞，引起腫瘤細(xì)胞膜的通透性、流動性增強(qiáng)，促進(jìn)化療藥物對腫瘤細(xì)胞發(fā)揮作用。溫?zé)嵝?yīng)還能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性變化，增強(qiáng)化療作用及腫瘤細(xì)胞對于化療藥物的敏感性。
0 2誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡
溫?zé)嵝?yīng)能誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生程序化凋亡，使半數(shù)左右腫瘤細(xì)胞被消滅，從而達(dá)到治療的目的。研究發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過熱療后，腫瘤細(xì)胞內(nèi)促進(jìn)細(xì)胞凋亡的相關(guān)基因表達(dá)增強(qiáng)，而抑制凋亡的基因表達(dá)減弱甚至不表達(dá)，最終通過線粒體或死亡受體途徑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡。
0 3抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲與轉(zhuǎn)移
目前對早、中期癌癥的治療主要采用局部切除、術(shù)后預(yù)防復(fù)發(fā)的方法，然而術(shù)后腹腔擴(kuò)散，局部淋巴轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)區(qū)域復(fù)發(fā)和血行播散到肝臟等復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移降低了患者的生存率及生存質(zhì)量。
腹膜腔種植轉(zhuǎn)移是多數(shù)惡性腫瘤晚期常見的問題，腹腔內(nèi)溫?zé)峁嘧⒒熌軌蚯宄糠钟坞x細(xì)胞及病灶，降低游離癌細(xì)胞及癌轉(zhuǎn)移灶對機(jī)體的損傷，同時具有局部藥物濃度高、毒性低，能有效緩解化療痛苦等優(yōu)勢。
04增強(qiáng)機(jī)體免疫功能
熱療能增強(qiáng)免疫細(xì)胞活性，促進(jìn)細(xì)胞因子合成高表達(dá)，增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能，從而達(dá)到抗腫瘤的目的。
腫瘤熱療“困境與機(jī)遇”并存
但由于熱療對熱源及儀器要求很高，目前治療手段在熱量的吸收性、可控性、安全性等方面還存在很多局限，如何保持溫度，并把溫度控制在一個合適的范圍內(nèi)很關(guān)鍵。太低的話腫瘤細(xì)胞不會被熱死，溫度太高，又會把正常細(xì)胞損傷，如何精準(zhǔn)控溫，科學(xué)定量，保障人體對熱源的有效等制約著熱療的發(fā)展。
正如我們聽收音機(jī)一樣，比如一個電臺頻率是FM97.1,把收音機(jī)也調(diào)到 FM97.1 時就能很清楚地聽到廣播聲音。調(diào)到FM97.0 或者 FM97.2 時，就會出現(xiàn)雜音，如果頻率差距再大一些，可能就聽不到這個電臺的聲音了，這就是物理學(xué)上“同頻共振”原理，頻率一致才能高效地傳輸能量。
南京醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與信息學(xué)院博士 胡克
胡博士介紹，熱療發(fā)出的熱能只有很好的被人體吸收，才能更好的發(fā)揮作用。如果不能被人體吸收，就像電熱毯持續(xù)加溫，熱量積累會致使皮膚受損。
石墨烯發(fā)熱膜產(chǎn)生的特殊遠(yuǎn)紅外光譜特性跟人體的波普吸收特性十分接近，所以石墨烯通電后產(chǎn)生的特殊遠(yuǎn)紅外讓熱量更好的傳輸入人體，避免了多余能量積聚帶來的副作用。
中國醫(yī)師協(xié)會外科學(xué)分會甲狀腺專業(yè)委員會委員、江蘇省人民醫(yī)院普外科甲狀腺外科主任沈美萍教授也曾表示，雖然目前熱療的具體機(jī)制、臨床上的具體量化等仍不明確，距離臨床大規(guī)模推廣尚有一段路要走，但光熱治療是繼手術(shù)、放療、化療和免疫療法之后又一重要的治療腫瘤方法，體外和動物體內(nèi)試驗顯示石墨烯器件作為特殊紅外發(fā)射源，其遠(yuǎn)紅外波具有更強(qiáng)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡能力，值得進(jìn)一步研究探索。

參考資料
[1] 腫瘤放療、化療后毒副反應(yīng)的辨證論治,趙永強(qiáng),第九屆全國中西醫(yī)結(jié)腫瘤學(xué)術(shù)研討會論文集
[2] 腫瘤放療化療中不同反應(yīng)的對策,洪小南,上海醫(yī)藥,1994,11
[3] a) N. Hijnen, E. Kneepkens, M. de Smet, S. Langereis, E. Heijman,H. Grull, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2017, 114, E4802; b) Y. Lu,Q. Nan, J. Du, L. Li, A. Qiao, Y. Liu, Int. J. Hyperthermia 2010, 26,316.
[4] 熱療的發(fā)展歷程與展望,唐勁天,科技導(dǎo)報,2014,32(30)
[5] 腫瘤治療新方法—熱療,張陽德,中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志,2003,5，13(10)
資料來源：健康時報