“这个项目是生物医学工程设计项目的一个显著成功的例子，”尼古拉斯·杜尔说，他是约翰·霍普金斯大学生物医学工程的助理教授，也是这项研究的资深作者。“这个大学生团队非常成功，因为他们在真正理解了需要满足的约束条件后，为这个问题创造了一个实用的解决方案。”
乳腺癌是全球妇女癌症相关死亡的最大原因，由于缺乏治疗，低收入国家的妇女受到的影响尤其严重。虽然美国女性的存活率高于90%，但沙特阿拉伯、乌干达和冈比亚的女性存活率分别为64%、46%和12%，明显较低。“我们在为我们的研究进行焦点小组时遇到的当地人没有说‘她得了乳腺癌’，而是说‘她死了’，因为在这些社区里，乳腺癌通常被认为是自动的死刑判决，”瑟蒂斯补充道。
在低收入国家，治疗乳腺癌的主要障碍是治疗选择不足——手术、化疗和放疗不切实际或太贵——以及前往有有效治疗的地区医院的路途长。即使妇女能够前往医院接受治疗，也可能看不到她，恢复时间将使她多失业几周。
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在这些国家，用低温或冷冻消融杀死癌变组织比手术切除肿瘤更可取，因为它消除了无菌手术室和麻醉的需要，从而使当地诊所可以进行手术。它也是微创的，从而减少并发症，如疼痛，出血和延长恢复时间。
然而，目前的冷冻消融技术过于昂贵，一次治疗的费用高达1万美元，而且要依靠氩气来形成能杀死组织的冰晶，而这种气体在低收入国家通常是买不到的。
考虑到这些障碍，这个由学生领导的研究小组名叫Kubanda(祖鲁语中“冷”的意思)，想要创造一种利用二氧化碳的组织冷冻工具。由于碳酸饮料的普及，二氧化碳已经在大多数农村地区广泛使用。
研究小组在三个实验中测试了他们的工具，以确保它能在类似于人类乳房的条件下保持足够冷的温度，并成功地杀死肿瘤组织。在第一个实验中，研究小组将这个工具用在模拟人体乳房组织的超声波凝胶瓶上，以确定它是否能成功达到标准的冷冻温度，杀死组织并形成一致的冰球。在所有的试验中，该设备都能形成足够大的冰球，并达到零下40摄氏度的温度，这符合美国类似设备组织死亡的标准冷冻温度。在第二次实验中，研究小组对9只老鼠进行了10个乳房肿瘤的治疗。之后，他们在显微镜下观察组织，确认该工具成功地杀死了所有肿瘤中85%或更多的组织。最后，研究小组测试了该工具达到足以破坏猪正常肝脏组织的低温的能力，猪的正常肝脏的温度与人的乳房相似。在整个实验过程中，该装置能够成功地保持足够的低温来杀死目标组织。“当我们开始这个项目时，该领域的专家告诉我们，用二氧化碳烧蚀有意义的组织体积是不可能的。这种心态可能来自于该领域的发展势头，也来自于没有考虑到降低这种治疗成本的重要性，”Durr说。
虽然实验结果很有希望，但该设备在投入商业使用之前还需要进行更多的实验。该研究小组下一步的主要工作是确保它能在与人类乳房组织相同的高温条件下持续杀死癌症组织。
在不久的将来，该团队希望继续测试他们的设备用于人类，并将其应用于宠物。
来源:约翰霍普金斯大学
