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文獻速遞 | 單原子納米酶+激光熱療:癲癇治療新范式!玉研腦立體定位儀助力精準神經(jīng)干預(yù)

來源:上海玉研科學(xué)儀器有限公司 更新時間:2026-01-27 17:45:27 閱讀量:140
導(dǎo)讀:近期,福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院團隊(Zhang et al.)在 Materials Today Bio(2026)發(fā)表了一項關(guān)于藥物難治性癲癇治療的創(chuàng)新研究...

近期,福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院團隊(Zhang et al.)在 Materials Today Bio(2026)發(fā)表了一項關(guān)于藥物難治性癲癇治療的創(chuàng)新研究。該工作巧妙結(jié)合近紅外激光間質(zhì)熱療(LITT)與鐵基單原子納米酶(Fe/SAN),不僅實現(xiàn)了對致癇灶的精準物理消融,還同步調(diào)控了病灶區(qū)域的氧化應(yīng)激與神經(jīng)炎癥微環(huán)境,為癲癇治療提供了“毀灶+護腦”一體化的新范式。


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研究背景:難治性癲癇亟需微創(chuàng)精準療法


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癲癇(Epilepsy)影響全球超5000萬人,其中20%-30%為藥物難治性癲癇(DRE)。傳統(tǒng)開顱手術(shù)創(chuàng)傷大,而新興的激光間質(zhì)熱療(LITT)雖具微創(chuàng)優(yōu)勢,卻面臨兩大瓶頸:

  • 熱損傷引發(fā)局部炎癥,可能加劇神經(jīng)損傷;

  • 缺乏對病灶微環(huán)境的主動調(diào)控能力


如何在精準消融致癇灶的同時,同步抑制神經(jīng)炎癥?這正是本研究要解決的核心問題。




創(chuàng)新策略:“物理消融 + 微環(huán)境調(diào)控”雙管齊下


福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院的研究團隊即提出了一種革命性方案:

鐵單原子納米酶(Fe/SAN)


該體系具備三大核心功能:

  • 高效近紅外光熱轉(zhuǎn)換(PCE高達71.3%),驅(qū)動LITT精準消融深部致癇灶;

  • 多酶模擬活性(SOD/CAT樣),強力清除ROS,抑制NF-κB通路,緩解神經(jīng)炎癥;

  • 支持實時熱成像監(jiān)控,確保治療溫度精準可控(>43℃達有效消融)


在海人酸誘導(dǎo)的癲癇小鼠模型中,該療法顯著:

  • 降低癲癇發(fā)作頻率與嚴重程度(Racine評分降低)

  • 改善空間記憶(水迷宮表現(xiàn)提升)

  • 緩解焦慮樣行為(高架十字迷宮開放臂探索行為增多)

  • 保護海馬神經(jīng)元結(jié)構(gòu)(Nissl染色驗證)


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研究方法:多模態(tài)技術(shù)協(xié)同實現(xiàn)精準干預(yù)與評估

本研究的成功依賴于一套高度標準化且多學(xué)科融合的技術(shù)流程,涵蓋疾病建模、材料遞送、熱療實施與多維度療效評估四大環(huán)節(jié)。

01
癲癇模型構(gòu)建

研究者采用經(jīng)典的海人酸(kainic acid, KA)立體定位注射法。


  • 將健康雄性C57BL/6J小鼠麻醉后,固定于腦立體定位儀上,依據(jù)小鼠腦圖譜精確定位左側(cè)海馬CA3區(qū)(坐標:AP -2.0 mm, ML ±1.5 mm, DV -1.7 mm),緩慢注入0.2 μL 10 mM KA溶液;

  • 術(shù)后通過視頻-腦電圖(video-EEG)連續(xù)監(jiān)測,確認所有存活小鼠均出現(xiàn)典型自發(fā)性反復(fù)癲癇發(fā)作(Racine評分≥III級),模型成功率達93.3%。


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02
材料遞送與熱療實施階段

研究團隊在造模后第8天進行二次立體定位操作:實驗組小鼠于同一靶點注射Fe/SAN納米酶(100 μg/mL, 0.01 mL/g體重),對照組注射等體積生理鹽水。24小時后,將光纖探頭植入原注射通道,連接808 nm近紅外激光器。


治療過程中,利用紅外熱成像系統(tǒng)實時監(jiān)測病灶溫度,確保組織溫度迅速升至43℃以上并維持足夠熱劑量(CEM43 ≥ 240 min),以實現(xiàn)有效凝固性壞死。


值得注意的是,Fe/SAN的存在顯著提升了光熱效率——在相同激光功率(1.5 W)下,其組內(nèi)溫度可在30秒內(nèi)躍升至70℃以上,而單純激光組僅達46.3℃,遠未達到有效消融閾值。

03
療效評估

研究采用多維度指標綜合驗證治療效果:

  • 通過連續(xù)EEG記錄量化癲癇放電;

  • 利用Morris水迷宮和高架十字迷宮分別評估認知功能與情緒行為;

  • 組織學(xué)上采用Nissl染色觀察神經(jīng)元存活情況,并結(jié)合免疫組化與ELISA檢測海馬中ROS水平、NF-κB通路活化狀態(tài)及IL-1β、TNF-α等炎癥因子表達,


這一整套方法學(xué)設(shè)計確保了干預(yù)的精準性,同時全面驗證了“物理消融+微環(huán)境調(diào)控”策略的生物學(xué)效應(yīng)。


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關(guān)鍵技術(shù)支撐:精準腦內(nèi)干預(yù)離不開高精度立體定位


如此復(fù)雜的腦內(nèi)局部給藥 + 光纖植入 + LITT操作,對實驗動物的手術(shù)精準度提出了極高要求。研究團隊在方法部分明確指出(Section 4.15 & 4.22):


“Animals were secured in a stereotaxic frame, and the injection site... was determined using a mouse brain atlas...Stereotactic brain injections were performed using a SA-150 digital display stereotactic brain locator from Shanghai Yuyan.”


“動物被固定于腦立體定位儀上,注射位點根據(jù)小鼠腦圖譜確定……腦立體定位注射使用上海玉研數(shù)顯型腦立體定位儀(型號SA-150)完成?!?/span>


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為什么這項研究必須依賴高精度腦立體定位儀?


  • 靶點極小且深:致癇灶位于海馬CA3區(qū)(坐標:AP -2.0 mm, ML ±1.5 mm, DV -1.7 mm),誤差需控制在±0.1mm內(nèi);

  • 多步驟操作:需先后完成KA造模 → Fe/SAN注射 → 光纖植入,每次穿刺均需高度重復(fù)定位;

  • 避免非特異性損傷:任何偏移都可能導(dǎo)致行為學(xué)或電生理結(jié)果偏差,影響結(jié)論可靠性


海馬CA3區(qū)位置深、體積小,三次穿刺若存在偏差,將直接影響模型一致性與治療效果。玉研腦立體定位儀憑借其高剛性結(jié)構(gòu)、數(shù)顯坐標顯示與微米級調(diào)節(jié)能力,有效保障了手術(shù)的精準復(fù)現(xiàn),為高質(zhì)量數(shù)據(jù)產(chǎn)出提供了關(guān)鍵硬件支持。




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自研核心,鑄就非凡實力

上海玉研科學(xué)儀器有限公司,作為業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的科研設(shè)備制造商,自2010年成立以來16年始終秉承創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展,自研鑄就精品”的核心理念,致力于科學(xué)儀器的自主研發(fā)與生產(chǎn),目前產(chǎn)品線覆蓋實驗動物飼養(yǎng)、生理信號采集、神經(jīng)科學(xué)研究等多個科研及應(yīng)用領(lǐng)域,不僅在常規(guī)儀器上不斷優(yōu)化升級,更勇于探索前沿技術(shù),推出了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高端科學(xué)儀器。


公司研發(fā)人員占比40%,擁有傳感器、芯片設(shè)計、核心算法等科學(xué)家團隊,在產(chǎn)品落地與運營,市場與學(xué)術(shù)推廣,綜合產(chǎn)品方案設(shè)計與應(yīng)用等方面均有專業(yè)的團隊提供支持,公司擁有可覆蓋全國的服務(wù)點,技術(shù)服務(wù)能力強大,客戶涵蓋清華大學(xué)、北京大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)、四川大學(xué)華西醫(yī)院、北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院等國內(nèi)外一流研究機構(gòu)、醫(yī)院。




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