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澳门新萄京网址刘静课题组联合中科院理化所发文报道电磁场助力液态金属印刷皮肤电子实现多位点肿瘤治疗 时间:2019-11-06 16:32:36.0

 电磁场(Electromagnetic field)在人们的日常生活中无处不在,它既能传递能量又能传递信息。自从法拉第电磁感应定律被发现以及麦克斯韦方程组得以建立以来,电与磁之间的神秘面纱慢慢地被人类揭开,继而,电磁场的应用逐渐渗透到现实社会的方方面面。由法拉第电磁感应定律可知,导体在交变的电磁场下能够产生感应电流,随之可引起该导体发热。这其中的感应电流又称为涡流,很多大型设备为了减少能量的损耗,需要采取相应措施防止涡流产生。与此不同的是,最新研究发现,可以将涡流能根据导体表面形状分布实现适形化加热的规律应用到生物体的肿瘤治疗领域。

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由于磁场没有组织穿透深度限制并且对人体无害,很多研究者开始利用磁热治疗(Magnetic-mediated hyperthermia, MMH)的方法来实现疾病的治疗。相较于如电化学法等需要直接将刺激电极插入到治疗区域的电技术治疗措施,MMH法能够使实验设备在不接触病灶部位的情况下实现精准的信号通路的控制,即使是体内深层部位的病灶也是如此。MMH法能够治疗任何种类的肿瘤,包括实体的、弥散的、浅表的以及深层的,注射低剂量的磁性介质纳米颗粒于肿瘤部位后,MMH可以通过电磁场直接快速地杀死肿瘤细胞。液态金属作为一种高导电高导热材料,将其置于交变电磁场下能迅速产热升温,因此可将其引入作为磁热转换介质材料进行肿瘤治疗。

澳门新萄京网址刘静课题组联合中科院理化所,报道了将镓基液态金属(本文中主要使用GaIn合金)导电材料与电磁感应相结合,以实现对电子皮肤(electronic skin, e-skin)电路的适行化大面积加热并将其与疾病治疗相结合,以扩展e-skin和生物电极的应用范畴。氧化过程能增加GaIn对基底表面的粘附性能,使得液态金属可被直接印刷到皮肤表面形成皮肤电子电极网络体系。由于GaIn合金良好的导电性和导热性,此类材料在交变电磁场作用下能够迅速产生热量以加热电路及电极所覆盖的区域。将液态金属与电磁场结合实现可控加热,使用过程中突出的优点在于,只要是在电磁场区域内的液态金属均能够被加热,可实现多点同时选择性升温。基于液态金属电子皮肤电磁热效应,研究小组建立了基于空间电磁场控制的多位点肿瘤无线治疗技术。这种结合了液态金属打印电子与电磁感应的治疗技术,有望成为便捷式全身性热疗及多位点肿瘤治疗领域的一项突破性治疗手段。

液态金属在应对令人头疼的疾病与健康挑战方面的作用会越来越大,此项工作旨在建立:用于治疗全身性或多区域性肿瘤的液态金属印刷式皮肤电磁学!这种物理场与液态金属皮肤电子的肿瘤治疗方法避免了复杂的治疗过程,能够实现时空控制、操作灵活,并且还能避免额外的纳米材料直接注射到体内所带来的免疫反应或者代谢问题。此项研究拓展了皮肤电子的一个全新的应用——多位点肿瘤治疗,之后可以将其与皮肤电子的生物传感、健康监护和疾病诊断等功能相结合,并且还能与生物组织打印、神经网络等学科相结合,使皮肤电子能更好地服务人类生活。相关研究成果在线发表于Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201907063)上。


原文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201907063


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