“我們所做的,簡單說就是讓腫瘤在-196℃的深低溫中被凍死,再在85℃的高溫中被徹底滅活。”中國科學院理化技術研究所研究員劉靜說。這一“冰火兩重天”的複合式冷熱消融技術,被他帶領的團隊歷經二十餘年攻克,最終以“康博刀”的形態走向臨牀,用於腫瘤微創治療。
時間回到20世紀90年代。彼時,腫瘤微創冷凍消融技術尚處於萌芽階段,國際市場上僅有少數幾家企業掌握核心技術,且採用昂貴的氬氣、氦氣作爲工質,其中氦氣在中國還很稀缺,隨時面臨進口斷供的風險。一套設備常常動輒上千萬元,單次手術僅氣體成本就很高,制約着技術推廣。更關鍵的是,單一冷凍消融存在先天缺陷,例如治療不夠徹底、針道易出血、存在腫瘤種植轉移風險。
劉靜開始思考,能否換一種思路。
他帶領團隊另闢蹊徑,放棄了國際通用的高壓氣體節流製冷路線,開創性提出集深低溫冷凍與高溫消融於一體的全新腫瘤治療裝備,即後來俗稱的“冷熱刀”(康博刀),其中的冷媒、熱媒選自價格低廉、易於獲取的液氮和醫用乙醇。
不過,這樣一來,技術研發很有難度。如何在微細探針中實現液氮的穩定輸送和精準控制,確保僅在針尖部位釋放超大冷量而沿程絕熱,是一個世界性難題;與此同時,還須將高溫汽態乙醇遞送到同一局部釋放超高熱量,實現冰火兩重天靈活切換和精準消融,這是一個國內外都未觸及過的技術難題。
“那段時間,我們反覆實驗、不斷失敗,再從頭開始。”劉靜回憶。經過無數次原理嘗試、工質篩選、工藝摸索及樣機軟硬件研製與測評優化,團隊終於突破了康博刀醫療設備從零部件到整機的種種技術瓶頸,後來與海傑亞公司一道將產品推向規模化臨牀應用。
康博刀醫療設備的突破在於,不僅實現了深低溫冷凍(-196℃),還在同一根微細探針中集成了高強度加熱功能(+85℃)。這一“先凍後熱”的複合式消融模式,在國際上屬首次提出和實現,超越了以往的單一性冷凍治療或高溫消融,成爲異軍突起的腫瘤治療利器。
“冷凍讓腫瘤細胞形成冰晶、破裂死亡,同時釋放抗原;高溫則徹底滅活殘存細胞,並有效封閉針道,防止出血和腫瘤種植轉移。”劉靜解釋,“近300℃的超寬溫差,在腫瘤內部產生巨大熱應力,殺傷力遠超單一冷凍或加熱。”
基於這一原創性突破技術,也源於他多年來對高/低溫生物傳熱學做出的傑出貢獻,劉靜獲得了國際傳熱學界最高獎之一“The William Begell Medal”(威廉·伯格獎),康博刀也打破了傳統腫瘤冷凍治療設備的壟斷局面,開啓了複合式冷熱消融技術的新時代。
“科研成果轉化最難的不是技術本身,而是如何讓技術真正適應臨牀需求。”劉靜說。爲此,他與海傑亞團隊緊密合作,堅持“醫工融合”的研發理念。每一個技術細節的打磨,都源於臨牀一線的真實反饋。產品設計要符合醫生的操作習慣,治療方案要針對不同腫瘤的特點進行優化。
如今,康博刀已在全國280餘家醫院完成臨牀應用,累計手術量突破3萬例。在海外,康博刀已出口至英國、德國、法國等十餘個國家,完成數百例疑難手術。
“做研究,不是爲了發論文,是爲了解決問題。”劉靜說,“如果一個成果只停留在實驗室,沒有真正用在患者身上,那它的價值就沒有完全實現。”
如今,劉靜依然活躍在科研一線。他的目光,已經投向更遠的未來——低溫生物醫學在生命保存、心腦血管疾病、再生醫學、靶向免疫等領域的應用。
“腫瘤治療只是起點。”他說,“‘冰與火’的力量,還有太多未知等待我們去探索。”