本文專家： 胡克 南京醫科大學生物醫學工程與信息學院博士

3月12日，南京醫科大學科研團隊在 老牌科研雜志社Wiley旗下專門報道前沿醫療技術和材料的期刊《Advanced Therapeutics》(中文譯名“先進醫療”) 2020年第3期，以封面論文形式，刊發了一篇名為“基于石墨烯柔性器件的非侵入式特殊遠紅外腫瘤治療新方法”（A Graphene-Based Flexible Device as a Specific Far-Infrared Emitter for Noninvasive Tumor Therapy）的論文，引發關注。

《Advanced Therapeutics》封面

論文主要作者南京醫科大學生物醫學工程與信息學院的胡克博士、基礎醫學院的俞婷婷博士，在其無創腫瘤治療的應用研究中，將其研發的石墨烯器件發射的遠紅外，與碳纖維器件發射的遠紅外進行了對比實驗發現： 石墨烯器件輻射的遠紅外具有更強的誘導腫瘤細胞凋亡的能力，可顯著抑制 乳腺癌中轉移性強、預后較差、死亡風險較高的三陰性乳腺癌細胞在裸鼠體內的惡性增殖及轉移。

                                                                                               石墨烯器件組裸鼠身上的移植瘤平均尺寸最小，同時沒有表現出明顯的體重下降
目前腫瘤治療方式存在局限性,雖然我國癌癥診療技術水平有了很大的發展，但治療主要靠外科手術、化學治療(化療)、放射治療(放療)。這些手段在治療癌癥的同時，不可避免的存在一些副作用。
腫瘤放療、化療的目的是殺死癌細胞，而盡量減少對正常細胞產生不可逆性的損害。但目前尚未發現有選擇性作用的放療藥物。所以，化療藥物的細胞毒作用和放療產生的生物效應和破壞作用 ,不僅僅作用于腫瘤細胞，也損害正常細胞，導致全身和局部的毒副反應。 [1]
放射治療中最常見的全身癥狀有乏力、頭暈、胃納減退、惡心等；在頭頸部癌的放療中， 幾乎都有不同程度的口腔或咽喉部粘膜反應，咽喉部聲帶水；食管癌放療后常有吞咽困難， 局部疼痛，燒灼感，影響進食。 [2]
而外科手術切除腫瘤后，術后的傷口愈合過程中存在的炎癥反應，可能會引起腫瘤轉移的發生。 [3]
因此，隨著手術、放化療等治療瓶頸的出現，熱療作為一種歷史悠久的疾病治療方法，為腫瘤治療提供了新方向。
熱療，引人關注的腫瘤“綠色療法”
熱療（hyperthermia）一詞源于希臘文，意思是高熱或過熱，是一門古老的醫學。寬泛來說，我國的藥物熏蒸、藥浴、熱水浴、溫泉浴、艾灸、火罐等治療疾病的方法，都屬于熱療。 [4]
腫瘤熱療，就是用加熱方式治療腫瘤的一種方法，即利用有關物理能量在腫瘤組織中沉淀而產生熱效應，使腫瘤組織溫度上升到有效治療溫度，并維持一段時間以殺死癌細胞，又不損傷正常細胞的一種治療方法，被國際醫藥界稱之為“綠色療法”。熱療在治療腫瘤中，具有四大特點。 [5]
0 1不損傷正常細胞
熱療能夠直接作用于腫瘤細胞，引起腫瘤細胞膜的通透性、流動性增強，促進化療藥物對腫瘤細胞發揮作用。溫熱效應還能誘導腫瘤細胞產生結構性變化，增強化療作用及腫瘤細胞對于化療藥物的敏感性。
0 2誘導癌細胞凋亡
溫熱效應能誘導細胞產生程序化凋亡，使半數左右腫瘤細胞被消滅，從而達到治療的目的。研究發現，在經過熱療后，腫瘤細胞內促進細胞凋亡的相關基因表達增強，而抑制凋亡的基因表達減弱甚至不表達，最終通過線粒體或死亡受體途徑誘導腫瘤細胞發生凋亡。
0 3抑制腫瘤細胞的侵襲與轉移
目前對早、中期癌癥的治療主要采用局部切除、術后預防復發的方法，然而術后腹腔擴散，局部淋巴轉移復發區域復發和血行播散到肝臟等復發轉移降低了患者的生存率及生存質量。
腹膜腔種植轉移是多數惡性腫瘤晚期常見的問題，腹腔內溫熱灌注化療能夠清除部分游離細胞及病灶，降低游離癌細胞及癌轉移灶對機體的損傷，同時具有局部藥物濃度高、毒性低，能有效緩解化療痛苦等優勢。
04增強機體免疫功能
熱療能增強免疫細胞活性，促進細胞因子合成高表達，增強機體的免疫功能，從而達到抗腫瘤的目的。
腫瘤熱療“困境與機遇”并存
但由于熱療對熱源及儀器要求很高，目前治療手段在熱量的吸收性、可控性、安全性等方面還存在很多局限，如何保持溫度，并把溫度控制在一個合適的范圍內很關鍵。太低的話腫瘤細胞不會被熱死，溫度太高，又會把正常細胞損傷，如何精準控溫，科學定量，保障人體對熱源的有效等制約著熱療的發展。
正如我們聽收音機一樣，比如一個電臺頻率是FM97.1,把收音機也調到 FM97.1 時就能很清楚地聽到廣播聲音。調到FM97.0 或者 FM97.2 時，就會出現雜音，如果頻率差距再大一些，可能就聽不到這個電臺的聲音了，這就是物理學上“同頻共振”原理，頻率一致才能高效地傳輸能量。
南京醫科大學生物醫學工程與信息學院博士 胡克
胡博士介紹，熱療發出的熱能只有很好的被人體吸收，才能更好的發揮作用。如果不能被人體吸收，就像電熱毯持續加溫，熱量積累會致使皮膚受損。
石墨烯發熱膜產生的特殊遠紅外光譜特性跟人體的波普吸收特性十分接近，所以石墨烯通電后產生的特殊遠紅外讓熱量更好的傳輸入人體，避免了多余能量積聚帶來的副作用。
中國醫師協會外科學分會甲狀腺專業委員會委員、江蘇省人民醫院普外科甲狀腺外科主任沈美萍教授也曾表示，雖然目前熱療的具體機制、臨床上的具體量化等仍不明確，距離臨床大規模推廣尚有一段路要走，但光熱治療是繼手術、放療、化療和免疫療法之后又一重要的治療腫瘤方法，體外和動物體內試驗顯示石墨烯器件作為特殊紅外發射源，其遠紅外波具有更強誘導腫瘤細胞凋亡能力，值得進一步研究探索。

參考資料
[1] 腫瘤放療、化療后毒副反應的辨證論治,趙永強,第九屆全國中西醫結腫瘤學術研討會論文集
[2] 腫瘤放療化療中不同反應的對策,洪小南,上海醫藥,1994,11
[3] a) N. Hijnen, E. Kneepkens, M. de Smet, S. Langereis, E. Heijman,H. Grull, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2017, 114, E4802; b) Y. Lu,Q. Nan, J. Du, L. Li, A. Qiao, Y. Liu, Int. J. Hyperthermia 2010, 26,316.
[4] 熱療的發展歷程與展望,唐勁天,科技導報,2014,32(30)
[5] 腫瘤治療新方法—熱療,張陽德,中國現代醫學雜志,2003,5，13(10)
資料來源：健康時報