自然通讯：中国学者在动脉栓塞研究领域取得新突破

自然通讯：中国学者在动脉栓塞研究领域取得新突破

Janus粒子工程结构碘油液滴用于动脉栓塞

栓塞(利用栓塞材料堵塞血管)被认为是临床疾病治疗最有前景的策略之一。然而，现有栓塞材料的栓塞效果较差，对高效栓塞提出了巨大挑战。在该研究中，南方医科大学基础医学院教授樊俊兵团队及合作者通过编程Janus粒子在碘油-水界面的自组装，构建了Janus粒子工程结构碘油液滴。

因此，他们实现了高效的兔肾栓塞。所获得的结构碘油液滴具有良好的机械稳定性和粘弹性，使它们紧密地聚集在一起，从而有效地栓塞供血动脉。它们还具有良好的粘弹性变形能力，并可以向远端移动，将更细的血管栓塞到40 μm以下。

广州市 与 南方医科大学

栓塞后14 d, Janus颗粒工程结构碘油液滴可实现高效栓塞，无再通或非靶向栓塞证据，栓塞效果优于临床碘油乳剂。他们的策略提供了一种大规模制备高效栓塞材料的替代方法，并显示出良好的临床应用潜力。

自1978年山田（Yamada）教授（日本大阪市立大学医学部）提出经导管动脉化疗栓塞技术以来，以碘油为基础的栓塞术已广泛应用于临床。

大阪府 与 大阪市立大学病院

在樊俊兵教授团队的研究中，通过编程Janus粒子在碘油-水界面的自组装，碘油以稳定的方式被配制成液滴。在他们的研究中，尽管这些Janus粒子工程的结构碘油液滴实现了有效的栓塞，但它们的宽粒径分布(120±40 μm)可能导致粒子选择和给药的困难，并且缺乏对栓塞疗效的预测。

为了解决这一问题，团队尝试通过微流控技术制备均匀的Janus颗粒工程结构碘油液滴。在典型的制备方法中，当碘油液滴从分散相通道中挤出时，处于连续相通道中的Janus粒子可以自组装到碘油液滴的界面上，从而制备出粒径分布均匀(127±7 μm)的Janus粒子工程结构碘油液滴。

樊俊兵教授团队通过对Janus粒子在碘油-水界面的自组装进行编程，从而大规模制造了用于血管栓塞的Janus粒子工程结构碘油液滴，展示了一种概念上独特的设计。Janus颗粒工程结构碘油液滴具有良好的黏弹性，在外力作用下可进一步演变成不同的形状，对不同层次的血管具有良好的栓塞弹性。

在兔的可见栓塞过程中，可适应不同层次的血管持续栓塞供血动脉，并通过黏弹性变形向远端移动栓塞更细的血管。正如预期的那样，他们的Janus粒子工程结构碘油液滴实现了高效栓塞，没有再通或非靶向栓塞的证据。

团队相信他们研制的Janus颗粒工程结构碘油液滴具有作为新型栓塞材料的潜力，并可与治疗药物联合应用于血管相关疾病的治疗，特别是在肿瘤的TACE治疗中，拓宽应用范围。

TACE: 肝动脉化疗栓塞术(Transhepatic Arterial Chemotherapy And Embolization, TACE)

原文图1 用于动脉栓塞的Janus粒子工程结构碘油液滴 

原文图5 Janus颗粒工程结构碘油液滴，碘油基乳液和8spheres®珠栓塞后14天，病理分析栓塞效果

附 1：该研究背景信息

栓塞是一种递送栓塞物质以阻断血管的微创过程，已被认为是治疗疾病的一线治疗策略之一，如肝细胞肿瘤、胃肠道出血和肾肿瘤。

多种栓塞材料(以固体微球和液体栓塞材料为代表)已广泛应用于临床，尤其是肿瘤化疗栓塞。然而，由于血管大小不一(直径从5 ~ 10 μm到1 ~ 2 cm)，以及复杂的血管结构，大多数栓塞材料仍然受到有效化疗栓塞的限制。在肿瘤的动脉化疗栓塞中，如经动脉化疗栓塞(TACE)，除了栓塞大的动脉血管外，栓塞材料还有望向远端移动，栓塞更细的动脉血管，达到远端栓塞，有利于提高化疗栓塞的效率。

然而，100 μm大小的实心微球由于其较差的黏弹性变形能力，通常会受到栓塞较细动脉血管的限制。液体栓塞材料(如碘油)有望流向更细的血管，并显示出良好的放射成像和载药能力，这在过去几十年里在肿瘤化疗栓塞中引起了特别的关注。然而，这些碘油系统在血液中高度不稳定，并受到其再通、非特异性栓塞、毒性等限制。因此，迫切需要能够适应血管结构的新型栓塞材料，以有效地进行动脉栓塞。

Janus粒子的表面具有两种不同的物理或化学性质，就像双面的罗马神Janus一样。与各向同性的颗粒和分子表面活性剂相比，由于其优异的界面活性，在乳液稳定方面引起了显著的注意。

两亲性Janus粒子结合了球形粒子的高解吸能和分子表面活性剂的两亲性的优点，可以更高效地吸附和自组装到界面上，稳定液滴。该研究团队最近展示了一种通用的乳液界面聚合方法，用于大规模合成具有可调拓扑结构和表面化学性质的两亲性Janus粒子。

考虑到这一点，该研究团队提出这些两亲性Janus粒子可能提供了一个机会，通过分离碘油-水界面(从而制造稳定的液滴)来开发新的栓塞材料。Janus粒子在碘油-水界面的自组装使纯碘油形成稳定的粘弹性液滴。与碘油相比，Janus颗粒在碘油-水界面的自组装使获得的结构碘油液滴具有良好的机械稳定性，使它们紧密地聚集在一起，从而栓塞供血动脉。

与刚性实心微珠相比，Janus颗粒在碘油-水界面的自组装也赋予了获得的结构性碘油液滴良好的粘弹性，使它们能够通过变形向远端移动，从而栓塞更细的动脉血管。

在上述研究中，研究团队讨论了一种概念上不同的设计，基于对两亲性Janus粒子在碘油-水界面的自组装编程，以制备结构性碘油液滴。

基于液滴，他们实现了高效的兔肾栓塞。所获得的Janus粒子工程结构碘油液滴表现出优异的机械稳定性和粘弹性变形能力。正如预期的那样，在外力作用下，它们可以从原来的球形变成不同的形状，如椭球形、哑铃形、雪人形等结构。Janus颗粒工程结构碘油液滴优异的黏弹性变形能力使其能够适应不同层次的血管，从而实现高效栓塞。

因此，这些Janus颗粒工程的结构碘油液滴可以促进血管的高效栓塞。

附：2 作者单位信息

南方医科大学基础医学院肿瘤研究所，广州

南方医科大学生物医学工程学院，广州

南方医科大学南方医院医学影像中心，广州

南方医科大学南方医院普通外科血管与介入科，广州

南方医科大学南方医院实验动物研究中心，广州

广东医科大学附属医院重症医学科，广东湛江

这项工作是由中国国家自然科学基金(22075127,22275080)、广东省科学基金(2022A1515012044，2023 A1515011131)资助。