清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院劉靜課題組聯(lián)合中科院理化所發(fā)文報(bào)道電磁場助力液態(tài)金屬印刷皮膚電子實(shí)現(xiàn)多位點(diǎn)腫瘤治療
電磁場（Electromagnetic field）在人們的日常生活中無處不在，它既能傳遞能量又能傳遞信息。自從法拉第電磁感應(yīng)定律被發(fā)現(xiàn)以及麥克斯韋方程組得以建立以來，電與磁之間的神秘面紗慢慢地被人類揭開，繼而，電磁場的應(yīng)用逐漸滲透到現(xiàn)實(shí)社會(huì)的方方面面。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，導(dǎo)體在交變的電磁場下能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流，隨之可引起該導(dǎo)體發(fā)熱。這其中的感應(yīng)電流又稱為渦流，很多大型設(shè)備為了減少能量的損耗，需要采取相應(yīng)措施防止渦流產(chǎn)生。與此不同的是，最新研究發(fā)現(xiàn)，可以將渦流能根據(jù)導(dǎo)體表面形狀分布實(shí)現(xiàn)適形化加熱的規(guī)律應(yīng)用到生物體的腫瘤治療領(lǐng)域。
由于磁場沒有組織穿透深度限制并且對人體無害，很多研究者開始利用磁熱治療（Magnetic-mediated hyperthermia, MMH）的方法來實(shí)現(xiàn)疾病的治療。相較于如電化學(xué)法等需要直接將刺激電極插入到治療區(qū)域的電技術(shù)治療措施，MMH法能夠使實(shí)驗(yàn)設(shè)備在不接觸病灶部位的情況下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的信號通路的控制，即使是體內(nèi)深層部位的病灶也是如此。MMH法能夠治療任何種類的腫瘤，包括實(shí)體的、彌散的、淺表的以及深層的，注射低劑量的磁性介質(zhì)納米顆粒于腫瘤部位后，MMH可以通過電磁場直接快速地殺死腫瘤細(xì)胞。液態(tài)金屬作為一種高導(dǎo)電高導(dǎo)熱材料，將其置于交變電磁場下能迅速產(chǎn)熱升溫，因此可將其引入作為磁熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)材料進(jìn)行腫瘤治療。
清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院劉靜課題組聯(lián)合中科院理化所，報(bào)道了將鎵基液態(tài)金屬（本文中主要使用GaIn合金）導(dǎo)電材料與電磁感應(yīng)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)對電子皮膚（electronic skin, e-skin）電路的適行化大面積加熱并將其與疾病治療相結(jié)合，以擴(kuò)展e-skin和生物電極的應(yīng)用范疇。氧化過程能增加GaIn對基底表面的粘附性能，使得液態(tài)金屬可被直接印刷到皮膚表面形成皮膚電子電極網(wǎng)絡(luò)體系。由于GaIn合金良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，此類材料在交變電磁場作用下能夠迅速產(chǎn)生熱量以加熱電路及電極所覆蓋的區(qū)域。將液態(tài)金屬與電磁場結(jié)合實(shí)現(xiàn)可控加熱，使用過程中突出的優(yōu)點(diǎn)在于，只要是在電磁場區(qū)域內(nèi)的液態(tài)金屬均能夠被加熱，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)選擇性升溫?；谝簯B(tài)金屬電子皮膚電磁熱效應(yīng)，研究小組建立了基于空間電磁場控制的多位點(diǎn)腫瘤無線治療技術(shù)。這種結(jié)合了液態(tài)金屬打印電子與電磁感應(yīng)的治療技術(shù)，有望成為便捷式全身性熱療及多位點(diǎn)腫瘤治療領(lǐng)域的一項(xiàng)突破性治療手段。
液態(tài)金屬在應(yīng)對令人頭疼的疾病與健康挑戰(zhàn)方面的作用會(huì)越來越大，此項(xiàng)工作旨在建立：用于治療全身性或多區(qū)域性腫瘤的液態(tài)金屬印刷式皮膚電磁學(xué)！這種物理場與液態(tài)金屬皮膚電子的腫瘤治療方法避免了復(fù)雜的治療過程，能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)空控制、操作靈活，并且還能避免額外的納米材料直接注射到體內(nèi)所帶來的免疫反應(yīng)或者代謝問題。此項(xiàng)研究拓展了皮膚電子的一個(gè)全新的應(yīng)用——多位點(diǎn)腫瘤治療，之后可以將其與皮膚電子的生物傳感、健康監(jiān)護(hù)和疾病診斷等功能相結(jié)合，并且還能與生物組織打印、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等學(xué)科相結(jié)合，使皮膚電子能更好地服務(wù)人類生活。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201907063)上。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201907063
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