- LUCID 裝置結合超聲波技術以擴散藥物，防止腫瘤復發。
- 該裝置可在手術期間植入，逐步釋放藥物以消滅腫瘤細胞。
- 超聲波可提高血腦屏障通透性，增強藥物擴散效果。
- 該技術未來可能應用於其他軟組織和深層組織的治療。
麻省理工學院研究人員設計了一種可植入裝置，將緩釋藥物儲存裝置與微型超聲波換能器相結合，旨在幫助防止神經膠質瘤在手術後復發。該超聲波技術有助於藥物在腦組織中更遠地擴散並繞過血腦屏障。神經膠質瘤是一種攻擊性腦腫瘤，患者通常需要接受手術，但很難完全移除每一個癌細胞，腫瘤經常會復發。每年在美國診斷出超過 10,000 例此病，患者的平均存活期為 12 至 15 個月。
這種裝置被稱為 LUCID，意即長期超聲增強對流注射裝置。它是一種靈活的植入物，厚度與卡紙相當，並且具有直接 3D 打印在 24 個微型超聲波換能器陣列上的藥物輸送導管。換能器在針尖生成超聲波，幫助藥物分子在釋放後進一步擴散到組織中。醫生可以在手術期間植入該裝置，讓其逐步釋放藥物以殺死剩餘的腫瘤細胞。該植入物的儲液槽可容納約 100 微升的液體，而被動滲透泵則提供注射。
LUCID 裝置的設計與功能
超聲波通過藍牙無線控制，讓醫生在植入後可以精確編程超聲波劑量。小型電池可無線充電。
現有的植入式晶圓和水凝膠依賴藥物的被動擴散，因此麻省理工學院團隊希望能對釋放時機有更多控制。先前的研究顯示，超聲波會產生對流流動，使藥物分子能夠擴散更長的距離。其機械振動還會暫時提高血腦屏障的通透性。LUCID 的設計基於麻省理工學院媒體藝術與科學副教授 Canan Dagdeviren 的早期研究成果，她是該研究的資深作者。她的實驗室之前設計了一種與人類頭髮相當的細導管，用於向大腦輸送藥物，並且還研發了 ImPULS，這是一種使用微型超聲波換能器進行深腦刺激的植入物。
超聲波技術的效果
在一種模擬人類組織的凝膠狀材料中，超聲波輔助的藥物輸送使藥物分子比沒有超聲波的情況下擴散得更遠。在小鼠實驗中，研究人員使用該裝置輸送 MRI 對比劑。當超聲波陣列啟動時，對比劑在大腦中的擴散範圍比關閉時更大。研究生 Sarah Ornellas 表示，利用超聲波增強局部可編程的分佈，可能減少非目標器官的系統性毒性，同時也能讓療法更有效地抵達受影響區域的腫瘤細胞。
如果該技術發展應用於患者，導管和超聲波陣列將置於顱內，而電池和電子設備部分則可置於顱外。該技術還能輸送免疫療法或核酸，包括基因療法，並可能在大腦以外的器官中也能發揮作用。Dagdeviren 表示，該團隊從大腦開始，作為對 ImPULS 的後續研究，但該方法最終可以治療其他軟組織和深層組織。她指出，這項工作顯示團隊能「以更好的方式分配任何類型的載荷」。該研究的主要作者包括麻省理工學院研究生 Sarah Ornellas 和 Jason Hou PhD ‘26。
該項目由麻省理工學院媒體實驗室聯盟和國家衞生研究院資助，論文題目為「長期超聲增強對流注射裝置於神經藥物輸送的應用」。結果首次發表於《Device》期刊。
項目 規格 儲液槽容量 約 100 微升 控制方式 藍牙無線控制 電池類型 小型無線充電電池
LUCID 裝置的潛在影響與應用前景
LUCID 植入裝置的研發代表了腦腫瘤治療的一個重要進展。透過超聲波技術，這種裝置不僅能提高藥物的擴散範圍，還能更有效地針對腫瘤細胞，減少對其他器官的毒性影響。這種精確的藥物釋放方式，可能改變現有的治療模式，提升患者的生存率。此外，該技術的應用潛力不僅限於腦部，還可能擴展至其他軟組織，為未來的醫療創新提供新的可能性。