手術是臨床實體腫瘤治療的主要手段，也是目前治療多數惡性實體瘤的首要選擇。圍手術期治療（包括新輔助治療和術后輔助治療）進一步改善了可切除腫瘤患者的預后，從而為可切除腫瘤建立了標準護理方案。另一方面，盡管癌癥診斷技術不斷進步，但一些患者一經診斷即為晚期，并且老年患者存在健康狀況不佳的問題，手術切除并不適合這部分患者，因此臨床只能使用姑息療法以控制疾病進展和延長患者生命。抗腫瘤藥物的全身給藥是臨床采用的標準治療方案，然而藥物分子絕大多數具有非特異性，難以在腫瘤靶部位達到有效濃度，這可能引起嚴重的全身毒性和多藥耐藥等問題。納米技術的出現為這一問題提供了解決思路，但納米藥物通過全身給藥后面臨著嚴峻的生理屏障，研究統計發現幾十年來研發的腫瘤納米藥物僅獲得了中位數為0.7%的遞送效率，極大限制了其臨床轉化。
通過在瘤床附近植入或注射局部給藥系統是另一種具有廣闊前景的策略。這些系統通過在腫瘤部位直接釋放藥物分子，可有效消除局部腫瘤組織及其遠端轉移。目前已開發的局部給藥系統包括已批準的產品（如Gliadel Wafer和Zoladex）往往僅能提供簡單的緩釋效果，然而，臨床腫瘤治療方案通常需要嚴格遵循特定的給藥程序，合理的給藥時間點、多療程給藥和多藥聯用是獲得最佳療效的關鍵。因此，如何對藥物釋放行為進行編程、控制藥物的起始釋放時間、維持釋放時間和進行多療程藥物釋放仍然是一個重大問題，這對開發可滿足臨床給藥需求的程序化控制給藥系統提出了挑戰。
近日，南京工業大學顧忠偉/毛宏理教授團隊及其合作團隊在生物可降解高分子和藥物控釋研究領域取得突破性進展，他們提出了一個名為“Hierarchical Multiple Polymers Immobilization（HMPI）”的新型微制造概念，可用于工程化構建特定的高分辨多層級微結構。通過這項技術，團隊以FDA批準、具有表面溶蝕特征的聚三亞甲基碳酸酯（PTMC）為核心材料、工程化設計了基于生物可降解高分子的多層級微器件（hierarchical microdevices，HMDs），實現了藥物的預編程控釋效果。在該工作中，作者系統探究了所設計的多層級微器件的體內外降解和藥物控釋性能，論證了可通過多層級微器件的幾何結構和降解行為來預編程、精確控制藥物的釋放行為，從而獲得了多種預想的藥物釋放曲線?；谂R床胰腺癌和乳腺癌的一線治療方案，作者分別實現了吉西他濱單藥和多柔比星/紫杉醇聯合藥物的多療程控釋，并在胰腺癌術后、乳腺癌術后和不可切除乳腺癌模型上論證了其臨床前研究的安全性和有效性。
作者通過優化的微制造技術、微結構和生物可降解高分子材料的組合，提出了一種聚合物微制造概念，使得高分辨的聚合物多層級微結構的制造成為了可能，并突破了傳統藥物遞送系統無法對藥物釋放行為進行任意編程的限制。這項技術可滿足臨床抗腫瘤藥物的多樣性和定制化遞送需求，最終可為臨床可切除和不可切除腫瘤患者提供高耐受和安全高效的治療方案，并為其他類型疾病的單藥和多藥聯用的局部給藥治療方案提供了理論基礎與技術支撐。該研究受到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。相關工作以“Engineered Hierarchical Microdevices Enable Pre-Programmed Controlled Release for Postsurgical and Unresectable Cancer Treatment”為題發表在國際頂尖刊物Advanced Materials上。文章的第一作者為吳立煌博士，通訊作者為顧忠偉和毛宏理教授。
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