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3D多孔球形磁性支架用于脑胶质瘤术后磁感应热疗

3D多孔球形磁性支架用于脑胶质瘤术后磁感应热疗
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  • 批准号:81641076
  • 批准年度: 2016年
  • 学科分类:医用生物材料与植入科学(H1820) |
  • 项目负责人:王晓文
  • 负责人职称:副研究员
  • 依托单位:清华大学
  • 资助金额:10万元
  • 项目类别:应急管理项目
  • 研究期限:2017年01月01日 至 2017年12月31日
  • 中文关键词: 球形;支架;脑胶质瘤;术后;磁感应热疗
  • 英文关键词:multiporous materials;three-dimensional (3D) printing;magnetic hyperthermia;glioma

项目摘要

中文摘要

恶性脑胶质瘤是一类最常见的恶性肿瘤,占颅内肿瘤的40%-50%,脑胶质瘤的浸润性生长方式使外科手术无法根本切除,常在原位或邻近部位复发。因此,探索脑胶质瘤术后局部综合治疗的新方法,是有效控制肿瘤生长、改善患者预后的必要手段。. 磁感应热疗是利用磁性介质在交变磁场升温特性,将磁介质定向植入肿瘤部位,达到局部热疗的作用。磁感应热疗技术在脑胶质瘤术后巩固治疗的临床试验已取得突破。3D 打印技术是一项新兴制造技术,已被应用于器官模型的制造与个性化组织工程支架材料和假体植入物的制造、以及细胞或组织打印等方面。.本课题拟利用3D打印技术,研发出在中频交变磁场下升温的球形多孔磁性支架。优化支架制备工艺条件,开展其在交变磁场下发热的实验和理论研究,为磁性多孔支架应用于脑胶质瘤术后磁感应热疗提供实验依据。

英文摘要

Gliomas are the most prevalent malignant brain tumour. They account for 40%-50% of all central nervous system tumours and 80% of malignant primary CNS tumours. The current standard treatment for gliomas includes surgery to maximally debulk the tumour and post-operative fractionated radiation therapy with concomitant chemotherapy. The infiltrative nature of gliomas inevitably results in incomplete surgical removal of all the tumour cells. Despite recent advances in the field of neuro-oncology, the continued dismal prognosis for glioma patients demonstrates the need for efficacious tumour-specific therapies..Magnetic hyperthermia therapy (MHT) is a novel method for tumour treatment.MHT is based on generation of heat by magnetic materials when exposed to alternating magnetic fields. When magnetic materials are injected in the tumor and an alternat¬ing magnetic field is applied, the tumor temperature rises and results in thermal ablation of tumor cells. The effectiveness of MHT in glioma has been firmly verified..Three-dimensional printing or additive manufacture is a new breakthrough of technology where a 3D object is created by laying down successive layers of material.3D printers are machines that produce physical 3D models from digital data by printing layer by layer. It can make physical models of object either designed with a CAD program or scanned with a 3D scanner. It is used in a variety of industries. In biomedical engineering field, the 3D printing has been applied in tissue /organ printing, personal tissue manufacture, surgery analysis planning, and implanted materials designing..Our objects are to prepare a multiporous spherical magnetic scaffold with satisfied biocompatibility. The scaffold would generate heat under alternating magnetic field for hyperthermia therapy on post-operative glioma. The processes of 3D scaffold are to be optimal. The experimental and theory of heat generating of the 3D scaffold are to be studied.

结题摘要

脑胶质瘤是起源于神经上皮组织的一类最常见的颅内恶性肿瘤,约占40%-50%,是中青年第三位致死性疾病,而在儿童更高,居第二位。3D打印技术指在计算机控制下,根据物体的计算机辅助设计(CAD)模型或计算机断层扫描(CT)等数据,通过材料的精确3D堆积,快速制造任意复杂形状3D物体的新型数字化成型技术。本课题旨在利用3D打印技术,研发出生物相容性好、在交变磁场下发热性能好的多孔球形磁性支架。3D支架植入脑胶质瘤术后空腔,进而介导磁感应热疗。在优化支架设计、制备工艺条件的基础上,开展其在交变磁场下发热的实验和理论研究工作,为该支架在脑胶质瘤术后磁感应热疗的应用提供理论和实验依据。研究中,我们以在本院就诊的脑胶质瘤患者中寻找符合研究条件的患者,提取其肿瘤靶区几何信息并导出为STL文件,为下一步进行3D磁性支架设计与制作做准备。脑胶质瘤患者在接受放射治疗时,一般需要经过CT/MRI影像获取与图像融合、治疗靶区与危机器官勾画、放射治疗计划制定、治疗计划的验证与执行等步骤。其中前两项与本研究的内容恰好吻合。因此,本研究中脑胶质瘤3D磁性支架的几何信息获取采用商业放疗计划系统软件iPlan RT 4.5(BrainLab公司)与第三方医学影像控制软件MIMICS实现。考虑到切除术后空腔会逐渐缩小等因素,球形支架的体积应小于肿瘤体积。支架的孔隙有利于细胞粘附和增殖,但孔隙率和孔隙直径决定于支架材料溶液的浓度,而溶液浓度又是溶液粘度及能否稳定成形的决定性因素。因此,支架孔隙的直径、形状和分布等均为需要考察的参数。本研究经过神经干细胞培养技术优化,为用于神经系统支架生物相容性评价提供实验探索。

评估说明

    国家自然科学基金项目“3D多孔球形磁性支架用于脑胶质瘤术后磁感应热疗”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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