在癌癥-免疫循環(huán)的多個(gè)環(huán)節中，通過(guò)向腫瘤組織內注射特定的免疫調節劑，可以有效實(shí)現腫瘤的免疫調節治療。此種治療方法的關(guān)鍵在于精準地干預免疫循環(huán)的各個(gè)階段。目前，腫瘤內輸液口導管技術(shù)在腦腫瘤治療中已得到應用，然而，該技術(shù)并不適用于腦外腫瘤的治療，因為在治療過(guò)程中，由于呼吸運動(dòng)的影響，輸液口導管易發(fā)生移位，從而影響治療效果的穩定性和安全性。因此，針對腦外腫瘤的治療，需進(jìn)一步研發(fā)適應性更強、穩定性更高的藥物遞送系統。

鑒于上述情況，來(lái)自希望之城國家醫療中心、瑞士南部成像研究所、倫德奎斯特研究所及加州大學(xué)洛杉磯分校醫療中心等國際研究機構的團隊，運用摩方精密微立體面投影（PμSL）光刻3D打印技術(shù)，成功研制了一種新型帶倒鉤側孔的輸液口導管。該導管的設計靈感源自蜜蜂毒刺上的倒鉤結構，旨在解決傳統導管在腫瘤治療中的定位問(wèn)題。

該導管的倒鉤設計能夠確保其在腫瘤組織中的穩定性，防止因呼吸運動(dòng)等因素導致的移位。側孔的設計則旨在精確地將治療藥物輸送至腫瘤組織，提高局部藥物濃度。在豬肝臟的實(shí)驗模型中，研究團隊發(fā)現，使用該帶倒鉤側孔的導管進(jìn)行藥物輸送，能夠實(shí)現比靜脈注射高達183倍的局部藥物濃度。

此外，高阻力側孔與脈沖注射技術(shù)的結合，在導管內部形成了更高的壓力，有效克服了組織阻力，從而顯著(zhù)提升了藥物向腫瘤組織的輸送效率。通過(guò)構建腫瘤內輸液口導管的物理模型，研究團隊準確預測了藥物輸送的結果，驗證了該導管設計的有效性和實(shí)用性，并在肝臟中展現出了優(yōu)異的固定性能，能夠有效避免因呼吸運動(dòng)引起的導管移位，并優(yōu)先將藥物輸送至腫瘤組織，而非腫瘤內的血管，為腫瘤內輸液治療提供了更為精準和高效的解決方案。

相關(guān)研究成果以“Bioinspired intratumoral infusion port catheter improves local drug delivery in the liver"為題發(fā)表在期刊《Scientific Reports》上。

肝內輸液口導管的設計需滿(mǎn)足兩項關(guān)鍵功能：一是在呼吸運動(dòng)的影響下保持其在目標部位的位置穩定性，二是實(shí)現向目標部位的均勻藥物輸送。本研究對兩種導管設計進(jìn)行了測試：一種是配備縫合錨的傳統多側孔輸液口導管，另一種是帶有倒鉤的側孔輸液口導管。其中，傳統多側孔的設計旨在為較大腫瘤提供更全面的覆蓋。而帶倒鉤的側孔輸液口導管因在導管表面設有倒鉤，可以實(shí)現固定導管于腫瘤內，并設有高阻力側孔，以確保藥物均勻地輸送至腫瘤（圖1）。

本研究中使用的帶倒鉤的側孔輸液口導管，是通過(guò)microArch® S240 微納3D打印系統（精度：10 μm）制備而成，該技術(shù)在打印精度上遠優(yōu)于其他3D打印技術(shù)（圖3）。研究團隊之前嘗試采用PolyJet和立體光刻技術(shù)，但均未能滿(mǎn)足制造需求，主要原因是這些技術(shù)的分辨率不足以精確構建0.4 mm的側孔。最終，團隊利用摩方精密PμSL技術(shù)的高精度特性，成功實(shí)現了倒鉤、側孔以及中心通道的精確制造，解決了這一技術(shù)難題。

當在肝臟腫瘤中進(jìn)行注射時(shí)，注射物質(zhì)部分會(huì )留在腫瘤組織內，而另一部分則可能迅速進(jìn)入腫瘤內的靜脈系統。腫瘤內導管設計的核心目標在于藥物在腫瘤組織中的保留量。為在體外模擬并評估這一目標，團隊采取了一種實(shí)驗方法：將導管的側孔一半嵌入凝膠中（模擬腫瘤組織），另一半嵌入生理鹽水中（模擬腫瘤內靜脈），隨后進(jìn)行染料注射，并測量凝膠與生理鹽水中的染料含量。

實(shí)驗結果顯示，與傳統側孔導管相比，帶有高阻力倒鉤的側孔導管在凝膠中實(shí)現了3.7倍的藥物輸送量（p=0.0098）。此外，與連續注射方式相比，采用脈沖注射方式在凝膠中實(shí)現了51倍的藥物輸送量（p=0.012）。這表明，脈沖注射在相同的平均流量率下，能夠產(chǎn)生更高的峰值壓力和流量率，從而更有效地將藥物輸送至腫瘤組織。其中，與靜脈注射相比，使用帶倒鉤的側孔導管的脈沖注射使每毫克碘海醇注射后的局部對比劑保留量提高了183倍，相關(guān)數據及分析見(jiàn)圖4和圖5。提高腫瘤內藥物輸送效率可通過(guò)增加側孔阻力（采用較小的側孔尺寸）或增加流量（實(shí)施脈沖流動(dòng)）來(lái)實(shí)現。這些措施會(huì )導致導管內壓力增加，從而克服組織壓力，使得更多的藥物能夠被輸送到腫瘤組織。

總結：該研究團隊設計了一種腫瘤內輸液端口導管，它能夠直接將免疫治療劑輸液到腫瘤中，且導管保留在肝臟中（不會(huì )隨著(zhù)呼吸運動(dòng)移出），并且優(yōu)先將藥物輸送到腫瘤組織中。

據該研究團隊稱(chēng)，本項研究在學(xué)術(shù)界尚屬鮮有報道了一種可與皮下端口連接的、可植入式腫瘤內輸液口導管。未來(lái)的研究工作將著(zhù)重于該導管的長(cháng)期穩定性和性能評估，進(jìn)一步優(yōu)化固定機制和側孔的幾何設計，以及提升其可制造性，為最終進(jìn)入人體試驗階段奠定基礎。