臨床上，光熱治療的原理在于利用光熱轉換材在腫瘤內的局部激活，進而誘導熱力殺傷。這種療法常被用于淺表皮膚癌、乳腺癌等腫瘤的治療。

（來源：Journal of Controlled Release）

然而，光熱轉換材的潛在毒性、對于特定復雜儀器的需求（近紅外光源）、以及時空精準性的不足，制約著光熱治療的臨床效果。

為了克服常規臨床方案的不足，以及改善局部難以觸及皮下腫瘤的痛點，課題組基于前期在生物醫用器件領域的積累，以自熱火鍋水熱系統和智能仿生刺形結構為啟發，通過改良自熱火鍋加熱包的配方，并將其整合于特殊設計的凹槽結構微針基底上，在少量液態水的作用之下，無需任何復雜設備即可觸發水熱反應，進而能夠誘使微針基底形成熱熔物。

在凹槽結構的介導下，基于毛細作用可以向深部組織滲透，從而遞送臨床藥物多烯紫杉醇（Docetaxel，DTX）。

此外，為了輔助HRMAM系統更好地貼合于不同形態的腫瘤，該團隊還設計了一種凸面貼合施藥器，三組扇形HRMAM貼片同時能嵌合于釋藥器之中，并能完美地附著于腫瘤表面。

最終結果顯示，在黑色素瘤和乳腺癌的動物模型中，HRMAM系統分別取得75.11%和72.29%的腫瘤生長抑制率，超越目前臨床用藥的局部直接遞送效率，具備較高的臨床轉化潛力。

（來源：Journal of Controlled Release）

未來，隨著藥物濃度和水熱配方的進一步改善，治療效果有望繼續得到提升。

另外，此次使用的微針材料主要是聚己內酯（PCL，Polycaprolactone）,這是已被美國食品藥品監督管理局（FDA，Food and Drug Administration）審批通過的生物醫用材料。

而此次使用藥物是多烯紫杉醇，這是一種臨床一線化療藥物，故能為后續的臨床轉化打下基礎。

同時，水熱反應產生的產物是簡單的無機鹽，也能逐步被生物組織吸收，因此具備較好的生物安全性。

需要指出的是，HRMAM系統的面世為人們提供了一種高效的深層遞藥系統，不僅在難以觸及皮下腫瘤的治療中展現出較大潛力，并展現出深層滲透、時空可控性、個性化適應性等特點，故有望用于需要高效局部給藥的病癥治療之中比如糖尿病、皮膚病、風濕病等。

日前，相關論文以“Smart hydrothermally responsive microneedle for topical tumor treatment”為題發在Journal of Controlled Release期刊上（IF 10.8），許仁珪是第一作者，陳偉擔任通訊作者之一。華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫學王琳主任和王征醫生共同擔任通訊作者。

回到研究過程來說，在確定使用水熱觸發方式替代常規光熱觸發方式之后，課題組以市售自熱火鍋烹飪包為靈感來設計實驗方案。但是，假如直接使用自熱火鍋的原有配方，溫度高達90-100°C，會對皮膚造成燙傷。

為此他們對配方進行調整，經過多次嘗試后終于找到能將最高加熱溫度穩定在50-60°C的組分配比，基于此該團隊制成了微針的基底。

然后，選取玻璃轉化溫度在60°C的聚己內酯材料來構建微針，進而載入藥物，最終實現了基于熱響應性的藥物控釋。但是，常規微針無法有效地輔助基底上的熱熔組分進入深層組織。為此，課題組設計了凹槽性微針，在毛細的作用之下，促進基底熱熔物向深部擴散。

（來源：Journal of Controlled Release）

完成HRMAM系統的構建之后，仍舊難以將其牢固地貼合在存在一定曲率的腫瘤表面，并且僅憑一次治療無法有效地抑制腫瘤生長。

于是，課題組研發出一種凸面貼合的施藥器，將HRMAM系統分為三組扇形貼片，逐一載入其中。在施藥器的輔助之下，HRMAM能夠很好地貼合于多種腫瘤表面。同時，三組扇形貼片能夠以較高的精準性進行獨立響應，從而實現時空可控、多輪次“熱療-化療”的協同治療。

基于這一體系，以及華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院與協和醫院的資源，課題組即將與臨床醫生開展合作，進一步推進HRMAM系統的臨床轉化。

具體計劃有以下四點：第一，確證HRMAM系統的長期安全性；第二，進一步優化HRMAM的各組分配比，以便提高治療效果；第三，申請臨床試驗，驗證臨床療效；第四，與相關企業對接，推進HRMAM系統的迭代升級與大規模生產。

（來源：Journal of Controlled Release）

另據悉，在回國加入華中科技大學之前，陳偉曾在美國三院院士、麻省理工學院羅伯特·蘭格（Robert S. Langer）教授課題組任研究科學家（Research Scientist）。

陳偉表示：“這是一段終生難忘的經歷。Robert S. Langer教授是藥物遞送及生物醫學工程領域的創始人與奠基人之一。在Langer教授團隊的工作經歷，不僅使我在學術視野上得到了極大的提升，也讓我對于創新精神有了更深刻的理解。”

Langer教授說過：“我們大部分時候都是在嘗試回答別人提出的問題，但是有時候自己提出問題更有價值。”

“他的這些教誨指引我們要勇于創造性地探索最前沿、甚至是無人涉及的領域。如今，在我自己課題組的科研工作中，我們努力從臨床實踐和生活細節中尋求靈感，主動發現實際需求，努力探尋原創性的方法，推進藥物遞送及生物醫學工程領域的發展。”陳偉表示。

除此之外，Langer教授還是世界上引用最多的工程師，其團隊的專利已經授予400多家公司。陳偉繼續說道：“他的這些成就也指導著我們需要瞄準轉化研究，將實驗室的技術變成真正能為人類造福的產品。這也是我們目前努力的方向，正如我自己實驗室的名稱WeiChen-WorldChanging Lab一樣，我希望我們也能向Langer教授學習，做出更多可以改變世界的工作。”

目前，陳偉課題組主要研究目標在于利用生物啟發技術，構建藥物制劑以及智能器件，進而用于疾病診斷治療的研究。

（來源：Journal of Controlled Release）

通過學習和借鑒自然界中存在生物原理，圍繞提升藥物遞送效率、提升病人依從性、以及增加生物樣本采樣準確性等關鍵臨床問題，該團隊已經發展出一系列的生物啟發型智能系統，舉例來說：

其一，通過模擬生物硬組織的形成，制備了仿生礦化藥物制劑，借此逆轉了腫瘤耐藥性；

其二，通過模擬生物自發驅動，開發了生物表面修飾以及改性技術，讓生物體定向遷移特性的調控成為可能；

其三，通過模擬多刺生物的防御功能，構建了血糖響應型微針貼片，可以便捷、長效地調控病人的血糖；

其四，通過模擬刺頭蠕蟲的寄生特性，研發了生物粘附型微針藥片，讓大分子藥物的高效口服遞送得以實現；

其五，通過模擬鳥類舌尖采集食品的能力，發展了可富集病毒微針咽拭子，提高了新冠病毒檢測準確性。

“目前，我們的成果已經展現出較高的商業和臨床轉化潛力，并被糖尿病藥物公司諾和諾德邀請參與藥物制劑的研發，相關合作項目已進入臨床試驗階段。”陳偉補充稱。

審核編輯：劉清