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3D資訊
首頁 > 資訊中心科學(xué)家開發(fā)出具有治療宮頸癌潛力的青島3D打印凝膠
發(fā)布時間：2022-03-28
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青島3D打印水凝膠，可用于治療宮頸癌患者。
該凝膠由與金納米顆粒混合的熱敏聚合物組成，旨在局部應(yīng)用于陰道，從而將藥物輸送到女性癌癥患者的子宮頸。隨著進(jìn)一步的研發(fā)，該團(tuán)隊(duì)相信可以使用掃描數(shù)據(jù)來定制他們的水凝膠以適應(yīng)特定患者的解剖結(jié)構(gòu)，幫助更好地治療疾病并優(yōu)化他們的腫瘤切除后恢復(fù)。
“可以開發(fā)適應(yīng)患者特定解剖結(jié)構(gòu)的納米顆粒洗脫水凝膠系統(tǒng)，用于切除后受惡性腫瘤或腫瘤腔影響的宮頸區(qū)域，”該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中解釋道。 “這些對象的設(shè)計將通過患者的 MRI 掃描得到促進(jìn)，這可以構(gòu)成3D打印所需的計算機(jī)輔助設(shè)計的基礎(chǔ)?！?/span>
團(tuán)隊(duì)3D打印的宮頸癌貼片的照片和 MRI 掃描
更好地應(yīng)對宮頸癌
盡管發(fā)達(dá)國家大力推廣疫苗接種，導(dǎo)致總體病例下降，但根據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，每年仍有超過 300,000 名婦女死于宮頸癌。有鑒于此，研究人員表示，疫苗接種不能成為世界對抗這種疾病的“唯一醫(yī)療武器”。
鑒于它們在治療細(xì)菌、真菌或性傳播感染等疾病方面的功效，研究小組將局部應(yīng)用療法視為對抗癌癥的另一種潛在方法。他們推測，這種凝膠在該區(qū)域可能特別有效，因?yàn)樽訉m頸的位置很容易通過陰道進(jìn)入，這與發(fā)生在身體較深區(qū)域的其他癌癥不同。
然而，當(dāng)這種抗癌水凝膠以前被開發(fā)出來時，它們往往會出現(xiàn)緩慢的凝膠化，這意味著它們的藥物有效載荷在被陰道壁吸收之前就已經(jīng)滲出。先前凝膠的另一個問題是用于生產(chǎn)和施用它們的方法存在高度變化，因此它們的性質(zhì)在施用時有所不同。
話雖如此，Laval 的科學(xué)家們堅(jiān)持認(rèn)為，基于凝膠的3D打印克服了許多這些缺點(diǎn)，甚至可以創(chuàng)建模仿癌變區(qū)域輪廓的定制藥物。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這對于滿足腫瘤切除手術(shù)后宮頸疤痕患者的需求可能特別有用，因此他們將3D打印作為其方法的基石。
研究人員的 PF127-藻酸鹽樣品的 SEM 圖像以及孔徑的特寫
介紹一種新的癌癥療法
為了使他們對個性化宮頸癌治療的愿景成為現(xiàn)實(shí)，研究人員首先配制了一種能夠更好地在體內(nèi)攜帶藥物的水凝膠。這是通過將 PF127（一種具有相變行為的合成聚合物，使其成為高分辨率圖案和凝膠化的理想選擇）與海藻酸鹽（一種具有強(qiáng)黏膜粘附性的天然物質(zhì)）混合而成的。
該團(tuán)隊(duì)還在他們的凝膠中裝載了微量的金，因?yàn)樗?jīng)常被用作放療或光熱程序的一部分，與手術(shù)切除或化療一起進(jìn)行的治療可能能夠消除癌細(xì)胞。
一旦他們完善了他們的配方，科學(xué)家們就會繼續(xù)將其3D打印成凝膠原型，然后對這些原型進(jìn)行細(xì)胞毒性和粘膜粘附測試。當(dāng)暴露于該團(tuán)隊(duì)的水凝膠時，細(xì)胞測定顯示其存活率為 90% 至 93%，證實(shí)不存在明顯的細(xì)胞毒性，同時它們還證明能夠從溶液中 500 μg 的粘蛋白中吸收 93 個。
同樣，在遞送金納米粒子時，結(jié)果顯示凝膠能夠在 42 小時內(nèi)將高達(dá) 46.7% 的金納米粒子轉(zhuǎn)移到陰道粘膜，盡管這種擴(kuò)散速度確實(shí)很慢，有些仍然附著在它們的藻酸鹽上矩陣。
作為最后一步，為了評估其水凝膠的定制潛力，該團(tuán)隊(duì)隨后創(chuàng)建了一個 10 毫米寬的支架，其形狀為貼片形狀，旨在覆蓋經(jīng)過處理的子宮頸。這個原型的 MRI 掃描顯示，它的形狀在直徑和高度上僅偏離了設(shè)計的 0.5% 和 0.75%，這反映了通過科學(xué)家的方法可以實(shí)現(xiàn)的高精度。
展望未來，研究人員的目標(biāo)是通過對小鼠模型的研究在體內(nèi)應(yīng)用他們的方法，作為更精確地跟蹤植入物退化的一種手段。然而，根據(jù)他們初步研究的結(jié)果，Laval 團(tuán)隊(duì)相信他們的新型凝膠不僅有可能提高現(xiàn)有宮頸癌療法的療效，而且可以治療相關(guān)手術(shù)后留下的腫瘤腔。
“據(jù)我們所知，這項(xiàng)研究提供了第一個將3D打印技術(shù)應(yīng)用于制造用于治療宮頸癌的納米顆粒洗脫水凝膠輸送系統(tǒng)的例子，”該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中總結(jié)道。 “MRI 顯示的 3D 打印物體的非常高的幾何順應(yīng)性為臨床前體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計提供了強(qiáng)有力的概念證明。”
由 3D Systems 和 CollPlant 設(shè)計和生產(chǎn)的具有血管化通道的3D生物打印軟
該凝膠由與金納米顆粒混合的熱敏聚合物組成，旨在局部應(yīng)用于陰道，從而將藥物輸送到女性癌癥患者的子宮頸。隨著進(jìn)一步的研發(fā)，該團(tuán)隊(duì)相信可以使用掃描數(shù)據(jù)來定制他們的水凝膠以適應(yīng)特定患者的解剖結(jié)構(gòu)，幫助更好地治療疾病并優(yōu)化他們的腫瘤切除后恢復(fù)。
“可以開發(fā)適應(yīng)患者特定解剖結(jié)構(gòu)的納米顆粒洗脫水凝膠系統(tǒng)，用于切除后受惡性腫瘤或腫瘤腔影響的宮頸區(qū)域，”該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中解釋道。 “這些對象的設(shè)計將通過患者的 MRI 掃描得到促進(jìn)，這可以構(gòu)成3D打印所需的計算機(jī)輔助設(shè)計的基礎(chǔ)?！?/span>
團(tuán)隊(duì)3D打印的宮頸癌貼片的照片和 MRI 掃描
更好地應(yīng)對宮頸癌
盡管發(fā)達(dá)國家大力推廣疫苗接種，導(dǎo)致總體病例下降，但根據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，每年仍有超過 300,000 名婦女死于宮頸癌。有鑒于此，研究人員表示，疫苗接種不能成為世界對抗這種疾病的“唯一醫(yī)療武器”。
鑒于它們在治療細(xì)菌、真菌或性傳播感染等疾病方面的功效，研究小組將局部應(yīng)用療法視為對抗癌癥的另一種潛在方法。他們推測，這種凝膠在該區(qū)域可能特別有效，因?yàn)樽訉m頸的位置很容易通過陰道進(jìn)入，這與發(fā)生在身體較深區(qū)域的其他癌癥不同。
然而，當(dāng)這種抗癌水凝膠以前被開發(fā)出來時，它們往往會出現(xiàn)緩慢的凝膠化，這意味著它們的藥物有效載荷在被陰道壁吸收之前就已經(jīng)滲出。先前凝膠的另一個問題是用于生產(chǎn)和施用它們的方法存在高度變化，因此它們的性質(zhì)在施用時有所不同。
話雖如此，Laval 的科學(xué)家們堅(jiān)持認(rèn)為，基于凝膠的3D打印克服了許多這些缺點(diǎn)，甚至可以創(chuàng)建模仿癌變區(qū)域輪廓的定制藥物。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這對于滿足腫瘤切除手術(shù)后宮頸疤痕患者的需求可能特別有用，因此他們將3D打印作為其方法的基石。
研究人員的 PF127-藻酸鹽樣品的 SEM 圖像以及孔徑的特寫
介紹一種新的癌癥療法
為了使他們對個性化宮頸癌治療的愿景成為現(xiàn)實(shí)，研究人員首先配制了一種能夠更好地在體內(nèi)攜帶藥物的水凝膠。這是通過將 PF127（一種具有相變行為的合成聚合物，使其成為高分辨率圖案和凝膠化的理想選擇）與海藻酸鹽（一種具有強(qiáng)黏膜粘附性的天然物質(zhì)）混合而成的。
該團(tuán)隊(duì)還在他們的凝膠中裝載了微量的金，因?yàn)樗?jīng)常被用作放療或光熱程序的一部分，與手術(shù)切除或化療一起進(jìn)行的治療可能能夠消除癌細(xì)胞。
一旦他們完善了他們的配方，科學(xué)家們就會繼續(xù)將其3D打印成凝膠原型，然后對這些原型進(jìn)行細(xì)胞毒性和粘膜粘附測試。當(dāng)暴露于該團(tuán)隊(duì)的水凝膠時，細(xì)胞測定顯示其存活率為 90% 至 93%，證實(shí)不存在明顯的細(xì)胞毒性，同時它們還證明能夠從溶液中 500 μg 的粘蛋白中吸收 93 個。
同樣，在遞送金納米粒子時，結(jié)果顯示凝膠能夠在 42 小時內(nèi)將高達(dá) 46.7% 的金納米粒子轉(zhuǎn)移到陰道粘膜，盡管這種擴(kuò)散速度確實(shí)很慢，有些仍然附著在它們的藻酸鹽上矩陣。
作為最后一步，為了評估其水凝膠的定制潛力，該團(tuán)隊(duì)隨后創(chuàng)建了一個 10 毫米寬的支架，其形狀為貼片形狀，旨在覆蓋經(jīng)過處理的子宮頸。這個原型的 MRI 掃描顯示，它的形狀在直徑和高度上僅偏離了設(shè)計的 0.5% 和 0.75%，這反映了通過科學(xué)家的方法可以實(shí)現(xiàn)的高精度。
展望未來，研究人員的目標(biāo)是通過對小鼠模型的研究在體內(nèi)應(yīng)用他們的方法，作為更精確地跟蹤植入物退化的一種手段。然而，根據(jù)他們初步研究的結(jié)果，Laval 團(tuán)隊(duì)相信他們的新型凝膠不僅有可能提高現(xiàn)有宮頸癌療法的療效，而且可以治療相關(guān)手術(shù)后留下的腫瘤腔。
“據(jù)我們所知，這項(xiàng)研究提供了第一個將3D打印技術(shù)應(yīng)用于制造用于治療宮頸癌的納米顆粒洗脫水凝膠輸送系統(tǒng)的例子，”該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中總結(jié)道。 “MRI 顯示的 3D 打印物體的非常高的幾何順應(yīng)性為臨床前體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計提供了強(qiáng)有力的概念證明。”
由 3D Systems 和 CollPlant 設(shè)計和生產(chǎn)的具有血管化通道的3D生物打印軟