癌症是全球导致死亡和患病的主要原因之一。最近，基于外部能量（如光、超声波（US）、磁场、电力和温度）的动态疗法因其非侵入性和肿瘤靶向性能而成为癌症治疗的有吸引力的方式。光动力治疗（PDT）是其中一种代表性策略，通过光触发反应性氧物种（ROS）来有效杀死肿瘤细胞。然而，可见光甚至近红外光的穿透深度较差，只能用于治疗浅表肿瘤组织，这限制了PDT在深部肿瘤治疗中的发展。
声动力疗法（SDT）作为一种新兴的治疗方法，可以通过超声波刺激声敏化剂生成ROS，从而诱导氧化损伤来杀死肿瘤细胞。与光相比，超声波对人体安全且生物相容性好，具有高组织穿透性（约10厘米）、高时空控制、操作简便和成本低的优点。因此，SDT是一种有前途且对患者友好的癌症治疗方法。然而，目前SDT的治疗效果主要在肿瘤细胞系衍生的异种移植（CDX）动物模型中评估，无法呈现个体对治疗的反应。
类器官是近年来新兴的体外肿瘤研究模型，能够从干细胞或器官前体细胞中衍生，具有与相应器官相似的功能和结构。肿瘤类器官高度类似于原发组织，可以模拟人类肿瘤的复杂微环境，用于个性化和精确治疗。相比动物模型和二维细胞模型，肿瘤类器官可以更真实地模拟人类肿瘤对治疗的反应，具有巨大的应用潜力。
武汉大学张玲玲、丁召、国世上发表在Journal of colloid and interface science期刊，题为Sono-promoted piezocatalysis and low-dose drug penetration for personalized therapy via tumor organoids 的研究引入了一种结合低剂量化疗药物和增强声动力学治疗的双重治疗方法，利用钛酸钡（钛酸钡，BTO）纳米颗粒（NPs）作为超声增敏剂治疗肿瘤类器官。证实了双重治疗方法的可靠性和安全性，使其成为临床应用中精确和个性化治疗的可行选择。
图示描述：
1) 研究展示了BaTiO3纳米颗粒（BTO NPs）增强肿瘤类器官个性化治疗的声动力治疗（SDT）方案，以及通过小鼠毒理学测试验证纳米颗粒的生物安全性。超声波（US）通过机械力激活BTO NPs，生成ROS，杀死肿瘤细胞。BTO NPs与低剂量化疗药物（如5-氟尿嘧啶，5FU）结合，显著提高了肿瘤细胞的死亡率。
2) 通过水热法合成的四方相BTO NPs的结构和性能：SEM和TEM图像显示了颗粒的清晰边缘和均匀尺寸分布。HRTEM和SAED分析揭示了四方相BTO的晶格间距。EDS扫描显示了Ba、Ti和O元素在颗粒中的均匀分布。XRD分析表明，合成的BTO具有压电性质，展示了在不同浓度和超声强度下，BTO NPs在培养基中的稳定性。
3) 通过EPR技术验证了BTO NPs在超声波激发下生成1O2和•OH：不同组的DPBF吸收光谱显示，随着超声时间的增加，典型吸收峰的降低表明1O2的生成量增加。进一步的实验表明，增加BTO NPs浓度和超声强度，可以增强1O2的生成，但较高的超声强度可能不安全。
4) 双重疗法（SDT和化疗）在2D细胞模型中的效果：通过Calcein-AM/PI染色，直接观察肿瘤细胞的细胞毒性特征。实验结果显示，在1 W/cm2的超声强度下，BTO NPs和5FU在超声波的作用下显著降低了细胞存活率，证明了SDT和化疗联合治疗的协同效果。
5) 双重疗法在3D细胞球体模型中的效果：实验结果与2D细胞相似，双重疗法显著降低了细胞球体的存活率。H&E和IF染色结果表明，双重疗法可以有效地促进BTO NPs和药物的摄取，提高抗肿瘤效果。
6) 从患者结直肠癌组织中制备类器官，并对类器官进行不同治疗的效果评估：H&E和IF染色结果显示，类器官与原发组织在形态学和蛋白表达上高度相似。通过双重疗法处理类器官，评估了不同患者对治疗的敏感性，发现个体差异显著。
7) 双重疗法在患者来源的肿瘤类器官中的效果：实验结果表明，双重疗法可以显著降低类器官的存活率，与高浓度5FU的效果相当。不同患者的类器官对治疗的敏感性存在差异，验证了类器官在个性化治疗中的潜力。
8) BTO NPs在小鼠体内的毒性测试结果：通过体重变化、肝功能和肾功能指标、血常规结果以及五脏的H&E染色，评估了BTO NPs的生物安全性。实验结果表明，BTO NPs在体内具有良好的生物相容性和安全性。
全文总结：
总之，本研究证明了一种基于SDT和低剂量化疗药物治疗人类肿瘤类器官的生物相容性、治疗高效、无损和时间高效的个性化肿瘤治疗。利用肿瘤类器官来呈现双重治疗的个体效应，为无创的个性化肿瘤治疗提供了一个有效的预测模型。