泽攸科技ZEM系列台式扫描电镜助力膀胱癌免疫治疗新策略研发-泽攸科技

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泽攸科技ZEM系列台式扫描电镜助力膀胱癌免疫治疗新策略研发

发布时间：

2025-08-28

膀胱癌是一种全球常见的恶性肿瘤疾病，每年有超过42万人被诊断。其中约70%的患者在初次就诊时被归类为非肌层浸润性膀胱癌(NMIBC)。对于这些NMIBC患者，标准治疗方案通常是在经尿道膀胱肿瘤切除术后，根据患者的复发和进展风险接受相应的辅助治疗。目前，卡介苗(BCG)膀胱内免疫治疗被公认为是中高风险NMIBC患者的金标准治疗方案，其通过触发T辅助细胞1型(TH1)免疫反应来显著降低肿瘤复发和进展的风险。在免疫激活过程中，BCG主要被抗原呈递细胞(APCs)摄取，随后APCs将抗原呈递给CD4+和CD8+ T淋巴细胞并激活这些细胞；激活的T淋巴细胞上调分泌白细胞介素-2(IL-2)、干扰素-γ(IFN-γ)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等关键细胞因子，促进T淋巴细胞分化为细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)，最终通过CTLs识别并攻击肿瘤细胞实现肿瘤消除。这种免疫机制使BCG成为NMIBC治疗中不可或缺的重要手段。

然而BCG膀胱内免疫治疗面临一个关键挑战：BCG在膀胱内的持续时间直接影响免疫反应的强度和持久性，但在传统治疗中，BCG会随着患者排尿在灌注后约2小时迅速被排出体外，大大缩短了其在膀胱内的有效作用时间，从而削弱了治疗效果。为解决这一问题，目前的研究策略主要包括粘附性水凝胶载体和外部磁场响应系统，但这些方法各有局限。粘附于膀胱上皮的水凝胶可能干扰膀胱的正常生理功能，导致排尿异常；而依赖外部磁场的系统则对设备要求高，应用场景受限，难以在临床实践中广泛推广。因此开发一种能够实现BCG在膀胱内长期滞留且无需复杂外部设备的新型递送系统，对于提高膀胱癌免疫治疗效果具有重要的临床意义。

针对上述问题，由中山大学组成的研究团队利用泽攸科技ZEM系列台式扫描电镜进行了系统研究，该团队开发了一种基于浮动空气微气泡的药物递送系统，通过将卡介苗(BCG)封装在微气泡中实现其在膀胱内的长期滞留和持续释放，从而显著增强了膀胱癌免疫治疗效果，在原位膀胱癌SD大鼠模型中表现出比传统BCG治疗更持久的免疫反应和更优的抗肿瘤效果。相关成果以“Prolonged Release of Bacillus Calmette–Guérin by Floating Microbubbles to Enhance Intravesical Immunotherapy for Bladder Cancer”为题发表在《ACS Nano》上。

本研究聚焦于解决膀胱癌免疫治疗中的关键瓶颈问题——卡介苗(BCG)在膀胱内滞留时间过短的挑战。研究团队创新性地开发了一种基于浮动空气微气泡的药物递送系统(BCG-MBs)，通过将BCG封装在特制的微气泡中，使其能够稳定漂浮在尿液表面而不随排尿被迅速排出，从而实现BCG在膀胱内的长期滞留和持续释放。这种微气泡系统采用乳化、交联和冷冻干燥的策略制备，形成具有三层结构(内层空气核心、中间溶液层和外层壳)的微球，其平均尺寸为102微米，内部空气核心直径约85微米，平均密度仅为509.82 kg/m³，远低于尿液密度，确保了其在膀胱内的漂浮特性。这一设计巧妙利用了物理浮力原理，避免了传统粘附性水凝胶可能干扰膀胱正常生理功能的缺陷，也无需依赖复杂的外部磁场设备。

在实验验证过程中，研究团队通过多种技术手段全面评估了BCG-MBs的性能。体外实验表明，BCG-MBs在尿液中表现出优异的漂浮能力，24小时后仍有超过50%的微气泡保持漂浮状态；而在模拟排尿的条件下，BCG-MBs能够持续释放BCG，维持治疗有效浓度达24小时以上。更为重要的是，在原位膀胱癌SD大鼠模型中，与传统BCG治疗相比，BCG-MBs治疗组展现出显著增强的治疗效果：不仅肿瘤生长受到更有效的抑制，还诱导了更持久的免疫反应，表现为IL-2等关键细胞因子水平的持续升高，最终实现了100%的生存率和更佳的体重维持，同时未观察到明显的系统毒性。这些结果充分证明，通过延长BCG在膀胱内的作用时间，可以显著提升免疫治疗的疗效。

台式扫描电镜在本研究中发挥了关键的表征作用，为微气泡系统的结构验证提供了直观而精确的证据。研究团队使用泽攸科技ZEM18台式扫描电镜对冻干后的BCG-MBs进行金溅射镀膜处理后，在不同放大倍数下观察其表面形态，清晰地展示了微气泡规则的球形结构以及BCG在微气泡表面的不规则分布状态。这一表征不仅确认了微气泡制备工艺的成功，还直观揭示了BCG在微气泡中的物理分布特征，为理解药物释放机制提供了结构基础。扫描电镜图像作为重要的形态学证据，有力支持了后续对微气泡浮力特性、药物释放行为及生物效应的分析，是连接材料设计与功能验证的关键环节。

这项研究的创新之处在于巧妙利用微气泡的物理特性解决了临床治疗中的实际问题，为膀胱癌免疫治疗提供了新思路。BCG-MBs系统不仅实现了BCG在膀胱内的长期滞留和持续释放，还保持了BCG的生物活性，通过诱导更持久的TH1型免疫反应显著提升了抗肿瘤效果。值得注意的是，该平台技术具有良好的拓展性，不仅可以用于BCG的递送，还能够封装多种治疗剂，如化疗药物、免疫调节核酸或工程化外泌体，为膀胱癌的联合治疗提供了可能。此外通过功能化设计，该系统还可发展为智能响应型药物递送系统，进一步拓展至其他管腔器官疾病的治疗领域，展现出广阔的应用前景。

泽攸科技ZEM系列台式扫描电镜是一款集成度高、便携性强且经济实用的科研设备。它具备快速抽真空、高成像速度、多样的信号探测器选择，适用于形貌观测和成分分析，还能适配多种原位实验需求。该设备对安装环境要求低，不挑楼层，操作简单，非专业人士也能快速上手，且购买及维护成本均低于落地式扫描电镜，现已成为许多高校、研究所和企业的首选设备之一。