乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，全球范围的发病率逐年提高，严重威胁女性的健康。现代医学的发展推动了多种新型治疗手段和药物的产生，乳腺癌的死亡率显著降低，但是手术切除治疗仍然是一种最常用的彻底的治疗方式。然而，术后乳腺癌的高复发率和转移问题仍然未能有效地解决，成为临床治疗工作上最大的困难和挑战。因此，乳腺癌的术后治疗应集中在控制复发和乳房组织重建。

  天津大学刘文广教授课题组设计了一种可注射自显影的超分子纳米复合水凝胶，他们的策略是将乳腺癌的局部复发治疗与术后软组织重建结合，通过体外近红外光调控和实时CT显影追踪，实现了精确的术后一体化诊疗体系。相比传统的治疗手段，由近红外光引导的可注射光热水凝胶可以通过非侵入式的治疗手段精确地植入到病灶位置，在短时间之内提高局部温度并且原位释放药物进而杀死残留癌细胞，同时植入式水凝胶与软组织结构相似，力学性能相当，可以作为一种软组织填充材料来进行乳房重建。

  对于理想的乳腺癌术后填充水凝胶而言，需要具备防止乳腺癌复发的功能，同时能够对乳腺组织进行重建，构建的水凝胶支架应具备以下功能：

1）温敏可注射性；

2）较短的成胶时间保证体内迅速固化成型；

3）与填充组织相匹配的力学强度；

4）通过外源刺激调控凝胶形状实现个性化填充；

5）生理环境下良好的稳定性；

6）原位诊疗功能。

  该团队设计合成了含有金纳米粒子和盐酸阿霉素的聚N-丙烯酰甘氨酰胺-聚丙烯酰胺（PNAGA-PAAm）超分子纳米复合水凝胶，PNAGA的双氢键物理交联使凝胶可以在生理水环境保持稳定的溶胀状态，而PAAm的氢键调控可注射性。网络中的聚多巴胺-金纳米可以通过聚多巴胺和酰胺基团之间的作用形成交联点，保证纳米粒子牢固结合到网络中，之后由近红外光照射引发纳米粒子的光热转换，当凝胶的温度略高于体温，达到凝胶-溶胶转变温度时，可以实现注射及体内的二次变形，实现精准的个性化填充；当近红外光撤离时，溶胶状态迅速转化成凝胶态，完成填充固化。填充完成后，还可以通过远程操控近红外光来调控凝胶的光热转化实现药物的控制释放，原位杀死乳腺癌术后残留的部分肿瘤细胞，控制乳腺癌的复发并完成乳腺组织的重建。值得一提的是，由于金纳米粒子优异的X射线衰减特性，这种凝胶还可以通过CT在体内实时显影，完成凝胶在填充过程中的实时追踪。这种可注射自显影的纳米复合水凝胶将光热治疗、药物控制释放和软组织重建有机地结合在一起，为乳腺癌的术后治疗提出了新的设计研究思路。

图1 纳米复合水凝胶的合成及对乳腺癌术后重建治疗的示意图

   水凝胶基于其优异的溶胀性、保水性、生物相容性、灵活可控的物理、化学和生物性能，水凝胶在生物材料的应用方面前景广阔。重点实验室李学峰教授团队研究的水凝胶作为替代材料可应用于多种生物软组织。由于人体组织内部结构复杂，这些替代材料通常还需要更多类似于生物体材料的优异性能。以人工软骨为例，人体关节软骨具有较高的力学强度同时也具有较低的摩擦系数，其摩擦系数可低至0.001-0.02.因此，人工软骨材料除具有较好的生物相容性外，还应具有较高的力学强度、较低的表面摩擦和良好的耐疲劳性能。水凝胶生物软骨材料的研制是对人类巨大福祉。

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