摘要：肾结石是泌尿外科的常见疾病之一，全球约10%的人受其困扰，轻则引发剧痛，重则导致感染甚至肾损伤。目前，输尿管镜激光碎石术是肾结石最常见的手术治疗方式，但术后仍有20%-30%的患者因残留微小碎片（

肾结石是泌尿外科的常见疾病之一，全球约10%的人受其困扰，轻则引发剧痛，重则导致感染甚至肾损伤。目前，输尿管镜激光碎石术是肾结石最常见的手术治疗方式，但术后仍有20%-30%的患者因残留微小碎片（

2023年6月，T Jessie Ge等人在《Nature Communications》发表名为《A Magnetic Hydrogel for the Efficient Retrieval of Kidney Stone Fragments During Ureteroscopy》的文章，报道了一项突破性技术——磁性水凝胶系统MagSToNE，该团队设计了一种新型超磁性水凝胶材料，用于输尿管镜碎石术中微小结石晶体的清除。所使用的材料生物学毒性低且有一定抗菌能力，具有潜在临床应用价值。

研究背景和材料设计思路

输尿管镜手术中，医生需用激光将结石粉碎并取出，但传统取石篮对粉末状或微小碎片束手无策。残留的碎片可能成为新结石的“种子”，导致结石复发。更棘手的是，术中产生的碎石粉尘会遮挡视野，进一步降低清除效率。

磁性水凝胶系统MagSToNE的设计思路：

1. 70-80%的结石由一水合草酸钙或二水合草酸钙形成，10-20%由磷酸钙形成，结石晶体表面的阳离子易于与阴离子官能团结合并附着；

2. 通过材料学方法，将超顺磁性纳米粒子与羧酸分子结合，该阴离子官能团可结合到结石晶体表面，使结石晶体带磁性；

3. 通过壳聚糖水凝胶（阳离子生物聚合物）聚合超顺磁性纳米粒子（可捕获更大的结石）；

4. 通过磁性线捕获带磁性纳米粒子的结石晶体，磁性线经过材料学设计，可增大磁力，以便于捕获更多磁化的结石晶体。

研究结果

铁氧体磁性纳米粒子-壳聚糖（CF）水凝胶的设计：将超顺磁性纳米粒子与羧酸分子结合，该阴离子官能团可结合到结石晶体表面，使结石晶体带磁性（图1a）。壳聚糖水凝胶（阳离子生物聚合物）聚合超顺磁性纳米粒子，可捕获更大的结石（图1b）。通过输尿管镜（软镜）置入磁性线捕获带磁性纳米粒子的结石晶体（图1c）。

验证磁性线的磁极方向及磁线护套对结石捕获能力的影响：通过设计磁性线的磁极方向，使磁性线吸附更多的结石晶体。改变磁性线护套厚度，也可改变磁性线对结石晶体的吸附能力。

磁性颗粒对不同成分的结石晶体的捕获捕获效率不同。加入壳聚糖水凝胶后显著提升磁性颗粒对各种组分肾结石的吸附能力。

最后通过毒性试验验证该材料的不同组分对尿路上皮细胞、肾癌患者切除的组织样本及动物的细胞及组织毒性。并检测该材料及不同组分对大肠杆菌和奇异变形杆菌的抗菌能力。

研究讨论

本研究设计了一种新型超磁性水凝胶材料，用于输尿管镜碎石术中微小结石晶体的清除。该材料生物学毒性低，且具有一定抗菌能力，具有潜在临床应用价值。目前针对泌尿系结石的研究大多集中于术式的讨论，对于新材料或新技术的开发较为不足。本研究给予我们新的科研启发，比如，将水凝胶等材料应用于在输尿管镜手术，用以提高手术效率或降低并发症的发生率（如输尿管狭窄等）；本研究的体外实验方法，采用术中标本取出后，直接与材料共同孵育并立即包埋的方法，可以为术中标本行体外实验提供新思路。

本研究也存在一定的不足。生物学部分仅涉及简单的分子生物学实验，未做细胞系等体外实验，选取的体外实验标本为肾癌患者术中切除的病理标本直接与材料共培养30min后进行包埋，未涉及更为复杂的原代细胞或类器官相关实验。

执行：Lya

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来源：医脉通泌尿外科