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镁科研

金属镁降解的癌症治疗作用

发布时间：2023-05-08 作者：综合管理部

众所周知，镁在水环境中通过电化学反应降解。镁的腐蚀产物包括氢气、镁离子和氢氧化镁.本文总结了已发表的描述镁腐蚀特性的文献，以及镁相关腐蚀产物的抗肿瘤性能，旨在诱导镁和镁合金在实体瘤中的治疗性能。镁腐蚀产物的治疗潜力是非常巨大的。
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首先，氢气具有抗氧化和抗炎特性，这相当于潜在的抗肿瘤特性。氢氧化镁创造了一个局部的碱性微环境，代表了用金属镁抗肿瘤治疗的第二种方法。镁离子浓度上调局部肿瘤微环境中的离子重塑被认为是抗肿瘤治疗的第三种方法。因此，我们推测了镁的不同物理形式，这些镁可以在肿瘤介入治疗中产生抗肿瘤微环境，这是一种精确放置抗肿瘤植入物（如颗粒和支架）的技术。最后，我们提出了对镁在各种实体瘤治疗中抑制肿瘤进展的潜在用途的观点。
癌症是发达国家和发展中国家的主要死因，随着人口老龄化和人们不健康的生活方式，预计全球发病率将增加。此外，癌症的负担日益增加且不成比例地高，其中大多数是实体瘤。有许多因素导致癌症的发病，包括氧化应激、DNA损伤和突变、电离辐射和致癌化学物质。由于微环境中各种基因突变和肿瘤细胞之间的串扰，癌细胞变得更加具有侵袭性和恶性变。目前，大多数癌症的治疗方案包括手术切除、放疗、化疗、免疫治疗和中医。根据各种因素选择治疗方案，包括癌症分期、癌症类型、患者的身体状况和可能的并发症。尽管出现了许多新的抗肿瘤方案，但治疗肿瘤的策略仍然非常有限，许多患者的5年生存率仍然比较低。
早期诊断和根治性切除是提高患者生存率的主要方法。对于可切除肿瘤的患者，根治性切除仍然是首选，也是多模式治疗方案的主要选择。虽然只有一小部分患者在癌症早期行根治性切除，但手术死亡率和术后复发率仍然很高。术中和/或术后肿瘤残留或着床转移是治疗失败的主要原因。因此，迫切需要更有效的方法来减少肿瘤病变，防止手术过程中的肿瘤细胞扩散，减少或消除手术切除后的残留癌症。对于中晚期肿瘤不可切除的临床患者，推荐介入治疗。有许多出版物报道了实体瘤患者使用介入栓塞疗法。然而，介入栓塞治疗的效果仍然非常有限，复发率非常高。因此，探索新的栓塞材料对于治疗许多晚期恶性肿瘤仍然是必要的。目前，钇90（90Y）经动脉放射性栓塞（TARE）被认为是一种安全有效的替代方案，在患者中表现出优异的肿瘤控制和生存率。然而，由于抗肿瘤作用有限，肿瘤介入治疗的效果仍然不是很满意。
基于目前临床介入治疗的范式，癌症研究人员正在寻找具有有效抗肿瘤特性的更先进、更安全的生物材料，作为肿瘤局部治疗的有希望的候选者。1808年，汉弗莱·戴维（Humphrey Davy）在发现元素镁后不久就开始研究可生物降解的镁植入物。1900年初，建议插入镁箭作为治疗血管瘤的方法。结果后来证实在5年的随访中没有不良反应。之后，许多其他研究表明，金属镁具有良好的生物相容性和安全性，最近许多作者在生物系统和临床实践中将其作为合适的可生物降解材料进行了研究。
一般来说，镁在浓氯化物溶液中的腐蚀速率恒定为0.3mm/y的失重。与其他合金相比，镁基合金植入物在体外具有相对较快的腐蚀速度，这在某种程度上限制了它们的临床应用。幸运的是，合金处理和表面涂层是克服这个问题的有效方法。镁合金已被显示出良好的生物相容性，并且通过添加Zn和Ag增强了其抗菌潜力。等离子体电解氧化（PEO）已被开发为形成复合涂层的有益方法，它成功地实现了将腐蚀速率降低三个数量级的额外保护策略。此外，PEO涂层已被证明在体外金黄色葡萄球菌耐甲氧西林菌株模型中具有抗菌活性。PEO改性生物可吸收Mg-0.8Ca合金显着提高了表层的耐腐蚀性。羟基磷灰石在正常条件和MEM（最小必需培养基）中在涂层厚度上均有均匀分布。在生理溶液中，样品在前12分钟内暴露于MEM具有最高的腐蚀速率。然后，由于材料的钝化，腐蚀速率变得稳定。此外，在MEM中，形成含羟基磷灰石而不是镁和碳酸盐的薄膜。在常规种植手术中，不可能在没有涂层保护的情况下使用Mg-0.8Ca合金。然而，从我们的角度来看，由于其分解产物的抗肿瘤作用，快速降解速率将成为一种优势。
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本文综述了已发表的描述镁特性、镁腐蚀机制和影响因素以及镁相关腐蚀产物抗肿瘤性能的文献。然后，我们描述了镁腐蚀产物对实体瘤的治疗性能。最后，我们对镁基植入物在实体瘤治疗中的潜在应用提出了自己的观点。

论文作者主要来自西北工业大学医学研究所
Xu B, Song Y, Yang K, et al. Magnesium metal and its corrosion products: Promising materials for tumor interventional therapy[J]. Journal of Magnesium and Alloys, 2023.

转载：轻合金国家工程研究中心应用基地

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