在癌癥-免疫循環(huán)的多個環(huán)節(jié)中，通過向腫瘤組織內(nèi)注射特定的免疫調(diào)節(jié)劑，可以有效實現(xiàn)腫瘤的免疫調(diào)節(jié)治療。此種治療方法的關(guān)鍵在于精準地干預免疫循環(huán)的各個階段。目前，腫瘤內(nèi)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，因為在治療過程中，由于呼吸運動的影響，輸液口導管易發(fā)生移位，從而影響治療效果的穩(wěn)定性和安全性。因此，針對腦外腫瘤的治療，需進一步研發(fā)適應性更強、穩(wěn)定性更高的藥物遞送系統(tǒng)。

鑒于上述情況，來自希望之城國家醫(yī)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洛杉磯分校醫(yī)療中心等國際研究機構(gòu)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(cè)孔的輸液口導管。該導管的設(shè)計靈感源自蜜蜂毒刺上的倒鉤結(jié)構(gòu)，旨在解決傳統(tǒng)導管在腫瘤治療中的定位問題。

該導管的倒鉤設(shè)計能夠確保其在腫瘤組織中的穩(wěn)定性，防止因呼吸運動等因素導致的移位。側(cè)孔的設(shè)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。在豬肝臟的實驗模型中，研究團隊發(fā)現(xiàn)，使用該帶倒鉤側(cè)孔的導管進行藥物輸送，能夠?qū)崿F(xiàn)比靜脈注射高達183倍的局部藥物濃度。

此外，高阻力側(cè)孔與脈沖注射技術(shù)的結(jié)合，在導管內(nèi)部形成了更高的壓力，有效克服了組織阻力，從而顯著提升了藥物向腫瘤組織的輸送效率。通過構(gòu)建腫瘤內(nèi)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(jié)果，驗證了該導管設(shè)計的有效性和實用性，并在肝臟中展現(xiàn)出了優(yōu)異的固定性能，能夠有效避免因呼吸運動引起的導管移位，并優(yōu)先將藥物輸送至腫瘤組織，而非腫瘤內(nèi)的血管，為腫瘤內(nèi)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(nèi)輸液口導管的設(shè)計需滿足兩項關(guān)鍵功能：一是在呼吸運動的影響下保持其在目標部位的位置穩(wěn)定性，二是實現(xiàn)向目標部位的均勻藥物輸送。本研究對兩種導管設(shè)計進行了測試：一種是配備縫合錨的傳統(tǒng)多側(cè)孔輸液口導管，另一種是帶有倒鉤的側(cè)孔輸液口導管。其中，傳統(tǒng)多側(cè)孔的設(shè)計旨在為較大腫瘤提供更全面的覆蓋。而帶倒鉤的側(cè)孔輸液口導管因在導管表面設(shè)有倒鉤，可以實現(xiàn)固定導管于腫瘤內(nèi)，并設(shè)有高阻力側(cè)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(cè)孔輸液口導管，是通過microArch® S240 微納3D打印系統(tǒng)（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(gòu)建0.4 mm的側(cè)孔。最終，團隊利用摩方精密PμSL技術(shù)的高精度特性，成功實現(xiàn)了倒鉤、側(cè)孔以及中心通道的精確制造，解決了這一技術(shù)難題。

當在肝臟腫瘤中進行注射時，注射物質(zhì)部分會留在腫瘤組織內(nèi)，而另一部分則可能迅速進入腫瘤內(nèi)的靜脈系統(tǒng)。腫瘤內(nèi)導管設(shè)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，團隊采取了一種實驗方法：將導管的側(cè)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(nèi)靜脈），隨后進行染料注射，并測量凝膠與生理鹽水中的染料含量。

實驗結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)側(cè)孔導管相比，帶有高阻力倒鉤的側(cè)孔導管在凝膠中實現(xiàn)了3.7倍的藥物輸送量（p=0.0098）。此外，與連續(xù)注射方式相比，采用脈沖注射方式在凝膠中實現(xiàn)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(cè)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(shù)據(jù)及分析見圖4和圖5。提高腫瘤內(nèi)藥物輸送效率可通過增加側(cè)孔阻力（采用較小的側(cè)孔尺寸）或增加流量（實施脈沖流動）來實現(xiàn)。這些措施會導致導管內(nèi)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(jié)：該研究團隊設(shè)計了一種腫瘤內(nèi)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（不會隨著呼吸運動移出），并且優(yōu)先將藥物輸送到腫瘤組織中。

據(jù)該研究團隊稱，本項研究在學術(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(nèi)輸液口導管。未來的研究工作將著重于該導管的長期穩(wěn)定性和性能評估，進一步優(yōu)化固定機制和側(cè)孔的幾何設(shè)計，以及提升其可制造性，為最終進入人體試驗階段奠定基礎(chǔ)。