在国家杰出青年基金及清华大学伍舜德博士医学科学研究基金的资助下，中国科学院理化技术研究所研究员刘静将冷冻外科与当代纳米技术结合起来，首次提出“纳米冷冻手术”这一概念，为实现理想地进行肿瘤冷冻治疗并研制相应的低温医疗仪器提供了全新的思路。

    传统低温手术治疗肿瘤陷入困境

    长期以来，围绕恶性肿瘤治疗展开技术攻关一直是国内外临床与生物医学工程界的重大努力目标，其中借助低温方法实现靶向消融已成为一种极为重要的肿瘤治疗方法。

    据中国科学院理化技术研究所研究员刘静介绍，作为一大类正在蓬勃发展的物理治疗方法，低温方法的原理在于以一种微创的方式将冷冻探针插入到恶性肿瘤部位，通过持续不断的冷冻、解冻病变组织，使之产生一系列不可逆损伤从而达到消除病灶的目的。由于低温手术具有麻醉镇痛、止血或减少出血以及能防止肿瘤扩散等优点，且副作用远低于放疗和化疗，肿瘤医学界把它称为“绿色疗法”，并被确认为治疗抗药性很强的大块肿瘤的重要方法，至今已拓展应用到几乎所有肿瘤临床上。

    然而，传统的低温医学技术在肿瘤治疗方面的疗效仍受到很大限制。解析其中原因时，刘静说：“已有低温医学技术普遍存在降温效果有限、冻结范围难以适形化、影像监测精度低、周围健康组织会遭受冻伤等不利因素，由此可能造成肿瘤残留、转移和复发等情形。”

    正是由于低温医学技术远未达到完善的程度，其在治疗肿瘤方面的疗效仍受到很大限制。所以，寻求理想的冷冻治疗方法并研制相应的低温医疗仪器一直是研究者们重要的努力方向之一。

    突破传统低温技术瓶颈

    2003年前后，在国家杰出青年基金及清华大学伍舜德博士医学科学研究基金资助下，刘静和他的学生于天骅、邓中山等，尝试在目标组织中引入纳米功能溶液以强化冷冻治疗的设想，并取得显著成效，此后更是逐步酝酿形成纳米冷冻治疗学这一在纳米医学领域中具有普遍意义的概念。自2007年以来，国际上已有数个小组相继跟进这一方向，并在国际低温生物学大会及知名期刊上报道了数项进展。种种态势表明，由刘静等开辟的纳米冷冻治疗学正成为纳米医学领域内极具探索价值的新前沿。

    作为冷冻外科与当代纳米技术相结合的产物，刘静关于纳米冷冻手术的基本思路是将具有特定功能的纳米颗粒及其溶液加载到目标组织部位，根据需要实现对应的强化或弱化传热过程来达到低温医学目的。这一方法的确立使得低温外科手术有望实现在分子尺度上的调控，从而为突破传统冷冻疗法的技术瓶颈。

    刘静课题组的研究表明，当将一定量特定功能的纳米颗粒溶液添加到目标组织后，可以有选择性地显著提升该处的降温速率及强度，从而大大扩展常规冷冻探针的消融范围。特别是由于纳米颗粒的加载，目标组织内冰晶的成核几率及结冰量得以显著增强，从而实现对肿瘤细胞更为彻底的杀灭。而且，通过引入特定纳米颗粒，还可使得冷冻治疗过程中的冰球生长过程更易于通过医学影像设备检测出来，从而引导实现更为精确的肿瘤靶向治疗。另外，还可以根据需要利用纳米颗粒携带抗肿瘤药物进入目标肿瘤，再结合低温手段对病变细胞造成多重杀伤。由于纳米颗粒的添加十分简便，因而能以一种相对易于实施的方式调控冷冻过程中冰球的生长方向、形状和大小，这对于实现精确化、绿色化及适形化的肿瘤消融具有十分关键的意义。