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近年来,腔内近距离放射治疗已广泛应用于妇科肿瘤的治疗,成为妇科恶性肿瘤的主要治疗方法。理想的近距离放射治疗策略需要对肿瘤组织施加足够且均匀的辐射剂量。因此,如何近距离放射治疗肿瘤,同时尽量降低放疗对瘤周器官的损伤成为需要解决的首要问题。导电水凝胶在生物医学和智能电子领域受到广泛关注,但引入水凝胶来调节瘤周器官与肿瘤之间的距离,减少对瘤周器官的辐射损伤的工作仍然很少被报道。吉林大学林权教授团队联合吉林大学第一医院房力男医师团队基于不同的超分子组装制造了具有多种理想特征的疏水缔合水凝胶。MXene和水解角蛋白(HK)的引入赋予水凝胶优异的导电性、超拉伸性(>2000%)和良好的自粘性,可用作智能传感器,用于监测各种人体运动和生理信号,具有宽应变窗口、快速响应时间(130ms)、和出色的应变敏感性(GF=10.22)。受气球充气的启发,水凝胶被设计用于在近距离放射治疗中将肿瘤与瘤周器官分开,对减少放射剂量和降低对瘤周器官的损害有一定的作用。最后,根据水凝胶尺寸的变化模拟了辐射信号的衰减过程,并开发了一个智能手机应用程序(app)来监测不同辐射风险的安全范围,显示出其在软智能传感器方面的巨大潜力。
将阿拉伯树胶(GA)和十二烷基磺酸钠(SDS)作为复合表面活性剂引入水凝胶中,提供了防止液滴聚集的稳定性。同时,复合表面活性剂形成的胶束起到动态物理交联的作用,赋予了HK-M-PAAm水凝胶良好的自愈性能和重塑能力。此外,水解角蛋白(HK)的引入不仅增加了水凝胶的延展性,而且赋予了水凝胶优异的附着力,使其能够通过氢键、疏水相互作用、金属络合和静电作用与不同的基材紧密粘合。MXene的存在使水凝胶具有出色的导电性,并且MXene表面的大量亲水基团可以作为连接PAAm和HK的桥梁,有效提高水凝胶的力学性能。该研究开发了一种导电水凝胶,具有优异的拉伸性、良好的导电性和出色的重塑能力。这种基于水凝胶的应变传感器表现出广泛的传感范围(0-1000%)、可以准确识别各种人体运动和生理信号。同时,水凝胶被设计为一种临时间隔材料,用于在近距离治疗期间将肿瘤与正常组织分开。还开发了基于水凝胶应变传感特性的辐射风险评估应用程序,以监测放射治疗期间的不同风险。这种导电水凝胶为探索人机交互、医疗应用、软机器人和仿生学的多功能应用开辟了一条新途径。