好消息：石墨烯器件+化疗可协同抑制肿瘤细胞！

2022年1月，《利用水凝胶构建的体外自组织肿瘤多细胞球模型揭示基于石墨烯器件的新型无创光热疗与化疗的协同作用》以封面论文形式发表！

据悉，该科研成果目前获得广泛关注，并且在2022年1月被生物材料领域国际刊物《Macromolecular Bioscience》（中文译名“大分子生物科学”，期刊影响因子高达4.979）收录。

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由南京医科大学胡克副教授、俞婷婷博士团队，采用药物化疗+石墨烯光热疗以及单纯药物化疗、药物化疗+炭黑材料光热疗进行对比研究，通过“体外三维肿瘤多细胞球模型”模拟治疗——

在此次研究之前，早在2017年，南京医科大学胡克副教授、俞婷婷博士团队便开始了基于石墨烯的肿瘤无创治疗研究。

在石墨烯光热疗VS碳纤维材料光热疗对裸鼠进行无创肿瘤治疗的对比研究中，发现“石墨烯器件辐射的远红外具有更强的诱导肿瘤细胞凋亡的能力，并且可显著抑制三阴性乳腺癌细胞在裸鼠体内的恶性增殖及转移。”

在发现石墨烯这种无创的热疗方式对于肿瘤细胞凋亡的积极作用之后，胡克副教授团队决定进一步开展此项“光热疗+化疗”的协同作用研究！本次研究既是上一次科研成果的延续，也是一次全新尝试！

为了充分验证基于石墨烯的无创光热疗法对于肿瘤治疗的价值，以及探寻石墨烯+药物协同作用的效应机理，胡克副教授团队花费大量精力，设置了多种试验组合，力求多方位探寻答案。

那么接下来就是试验过程了——

首先，胡克副教授团队构建了“基于水凝胶的体外自组织肿瘤多细胞球模型”，模拟肿瘤细胞在人体内的物理微环境，然后分别采用肿瘤药物化疗、药物化疗+炭黑器件光热疗、药物化疗+石墨烯器件光热疗这三种方式，来对比研究肿瘤细胞的凋亡情况。

为什么要在模型上进行试验研究呢？

大家可别小瞧了这个模型，它可不简单！

什么是基于水凝胶构建体外自组织肿瘤多细胞球模型？

首先大家要知道，三维多细胞球（MCSs）这种三维肿瘤模型作为动物肿瘤模型的补充，被学界在医疗研究中广泛使用，然而现有的三维多细胞球模型却也存在一定缺陷，并不能充分模拟真实的肿瘤。

所以胡克副教授团队本次的“基于水凝胶构建体外自组织肿瘤多细胞球模型”就厉害了，大家可以理解为在原来三维模型上的升级版！

胡克副教授团队采用一种“基于水凝胶的多细胞球培养方法”这种全新的方式，模拟真实肿瘤在人体内的生存微环境，相对传统方式更为优越：

1.在细胞培养过程中保持细胞的活力；

2.让形成的多细胞球更自然；

3.形成的多细胞结构可以通过调节材料的微环境特性进行调控。

图中显示： 水凝胶上培养的多细胞球（MCSs）是通过 DLD1（结肠肿瘤细胞）的增殖、迁移和融合等自组织的方式形成的，更加真实、自然。

那么本次医学试验中进行了哪些方面的研究呢？

研究成果一：胡克副教授团队发现：单纯使用石墨烯器件可以明显诱导 DLD1（结肠肿瘤细胞）凋亡。

图为流式细胞仪统计的肿瘤细胞的凋亡数量，图中可见采用石墨烯器件光热疗对应的的肿瘤细胞凋亡数量最多。

这个图则是相应的肿瘤凋亡细胞百分比（%）

从上面的数据图我们可以发现，对比炭黑器件，基于石墨烯器件的光热疗对 DLD1(结肠肿瘤细胞）的凋亡比例是最高的。

既然单纯使用石墨烯无创光热疗法，可以诱导 DLD1（结肠肿瘤细胞）凋亡，那么如果协同药物化疗一起治疗，叠加使用，效果是否更好呢？

这就是本次研究中的第二项发现：

研究成果二：

基于石墨烯器件光热疗法对化疗的协同增强作用。

胡克副教授团队分别使用——石墨烯器件、炭黑器件、临床药物化疗，这三种方式相结合，来观察对肿瘤恶性表型的抑制效果。

方式一：石墨烯器件远红外辐射15分钟+药物（伊立替康或奥沙利铂）

方式二：炭黑器件远红外辐射 15 分钟+药物（伊立替康或奥沙利铂）

同样的，图为肿瘤细胞的凋亡数量统计，从图中我们可以看出，药物+石墨烯的协同作用（最右侧），肿瘤细胞凋亡数量是最多的。

这个数据图是相应的肿瘤细胞凋亡比例，上图为药物（伊立替康）+石墨烯，下图为药物（奥沙利铂）+石墨烯，无论是使用哪种药物协同石墨烯联合治疗，肿瘤凋亡比例均最高。

这张图比较清晰地显示了各种治疗方式下，肿瘤细胞的迁移和侵袭情况。紫色区域就是肿瘤细胞迁移或者侵袭的区域，我们可以据此来对比各种治疗方式的干预效果。

也就是说，紫色区域越少，颜色越浅，表示肿瘤细胞的迁移、扩散越少，对周边正常细胞（组织）的侵袭程度越轻。

通过对比图示分析，我们可以发现：石墨烯+两种药物的协同治疗，均显示肿瘤细胞的迁移、扩散最少，对周边正常细胞的侵袭程度最轻。