胶质母细胞瘤（GBM）是起源于大脑的最具侵袭性的癌症之一。尽管取得了重大进展，但GBM的预后不良仍然是一个严重的临床问题。由于GBMs明显的浸润性生长，通过完全切除肿瘤来治愈是不可能的。传统上，系统和局部治疗已被用于改善预后。传统方法平均存活时间约为15个月。复发和GBM耐药是患者死亡的主要原因。肿瘤治疗领域（Tumor treatment field，TTF）是治疗GBM的新途径。这是一种物理疗法，使用低强度（1-3 V cm−1），中频（100-300 kHz）的交变电场来抑制癌症的扩散。与传统疗法相比，TTF治疗的毒性更低，副作用仅限于轻度至中度皮肤刺激。2011年，美国食品和药物管理局（FDA）批准了第一代TTF设备。然而，传统的TTF系统需要对患者头皮进行预处理，并在头皮表面布线电极，使用困难且效率低下。此外，头皮电极的低空间分辨率导致高功耗和低处理精度。
无线植入式设备提供了一种解决方案，克服了传统TTF的局限性，它消除了对复杂电极和路由的需要。此外，植入式装置提供了更大的灵活性，可以实现精确的肿瘤治疗并降低能耗。目前，能量的传输和转换是无线植入式设备面临的主要挑战之一，超声在生物医学应用中具有巨大的潜力。超声波通过多孔介质的传播产生电信号，类似于众所周知的移动粒子分散的电声效应。这种电声效应被称为流振动电位（SVP）效应。此外，超声波的低传播损耗允许更大的穿透深度在体内和减少不必要的生物危害。最近的研究表明，MXene和聚乙烯醇（PVA）可以形成三维网状结构的水凝胶（M-gel）。与MXenes或单独的水凝胶相比，M-凝胶表现出显著增强的性能，这是由于表面带负电荷的二维结构MXenes之间的结合产生的协同作用。这些M-gel发生器是基于SVP原理将超声波能量转化为电能的。
UP-MPH-TTDs原理图及工作原理（图源自Advanced Science ）
研究设计了一种基于MXene/PVA水凝胶（M-gel）的无线植入式超声装置。该装置由M-凝胶核心和生物玻璃外壳组成，整个系统集成在一个小圆柱体（半径≈0.6 mm）中。通过体内和体外实验，研究证明了该装置具有显著的抑制胶质瘤细胞增殖的功效。
参考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202309610
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