癌症是人类死亡的一大杀手，而现有的治疗手段，如放疗、化疗等副作用大且治愈率低。近年来，利用超声波实现对癌细胞的精准杀伤的肿瘤力学疗法引起了广泛关注。这种方法的一种可能机制是由于健康细胞和癌细胞存在的结构和力学特性差异，特定频率的超声波引起了癌细胞核的共振，而健康细胞远离共振几乎不受影响。为了评估超声波是否在脑胶质瘤等常见癌症中诱导癌细胞核共振，我们使用原子力压痕实验表征了包括胶质细胞和胶质瘤细胞在内的八种脑细胞的表观杨氏模量，结合文献中其他细胞的结构和力学特性参数，基于细胞核自由振动模型估计了细胞核振动的固有频率。在此基础之上，建立分布模型量化了超声波杀伤癌细胞的选择性。结果表明，健康和癌细胞核存在数十kHz量级的固有频率间隙，这一差距足以实现对癌细胞的选择性消融；超声波在脑胶质瘤、肺癌和膀胱癌等常见癌症中的选择性良好，预期副作用很小。本研究证实了超声波激励癌细胞核共振的肿瘤力学疗法的可行性与可推广性，并为针对这些特定细胞类型的量效关系实验提供了理论基础和数据支撑。
近日，该成果以“Estimates of Natural Frequencies for Nuclear Vibration, and an Assessment of the Feasibility of Selective Ultrasound Ablation of Cancer Cells”为题被生物材料力学领域著名期刊Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials录用。文章第一作者为南京航空航天大学硕士生齐兵，刘少宝副研究员为通讯作者，共同通讯作者为卢天健教授，其他共同作者有南京航空航天大学硕士张浩、东部战区总医院神经外科博士后朱俊豪、山东大学控制科学与工程学院实验教学与创新实践中心王明、东部战区总医院神经外科主任马驰原、美国圣路易斯华盛顿大学教授Guy M. Genin。
文章链接:https://wwwsciencedirect.com/science/article/pii/S1751616124004107←
