日本研究人员使用3D打印医学鱼明胶进行癌症治疗

时间：2020-07-09 09:37 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

       中国3D打印网7月9日讯，一组日本研究人员最近完成了一项纳米医学研究，发表了“3D打印的基于鱼明胶的聚合物水凝胶贴剂以局部递送聚乙二醇化脂质体阿霉素的研究结果”。通过试验一种新的药物输送系统，他们报告了针对患者特定癌症治疗的新潜力。
         材料科学的研究在广泛的应用中不断扩展。然而，生物打印是最令人兴奋的技术之一，因为预计组织工程学将在未来十年左右的时间内导致人体器官的制造。此类研究还证明，无论是在使用混合系统，多药物输送系统还是在改进的支架中，生物打印都可以产生更强大的药物输送。在这里，由于研究人员将打印机墨水与冷鱼明胶衍生物半合成鱼明胶甲基丙烯酰基（F-GelMA）结合在一起，因此选择用于药物输送的材料更加独特。
在为患者提供积极的癌症治疗时，通常使用阿霉素（DOX）作为抗癌剂来治疗以下疾病：
.乳腺癌
.膀胱癌
.卡波济肉瘤
.淋巴瘤
.急性淋巴细胞白血病
       尽管DOX用作广谱药物，但它也可能引起严重的心脏毒性。作为解决方案，聚乙二醇化脂质体DOX，Doxil已被用于治疗心脏毒性较低的癌症。纳米药物也已获得FDA批准，可用于靶向局部肿瘤。例如，这种类型的药物输送系统可能适合治疗脑肿瘤。这组作者说：“聚乙二醇化脂质体可以延长其在血液中的循环时间，导致它们在癌症组织中的被动积累，这被称为增强的通透性和保留作用。”
     作者使用3D生物打印机开发了脂质体贴片，可直接植入癌细胞中。

（a）鱼明胶甲基丙烯酰基（F-GelMA）的合成。（b）交联的F-GelMA和含有PEG化脂质体的羧甲基纤维素钠（CMC）的混合凝胶。反应方案是在以前的研究中准备的

“我们使用了含有半合成鱼明胶聚合物（鱼明胶甲基丙烯酰基，F-GelMA）的水凝胶来捕获载有DOX的聚乙二醇化脂质体。鱼明胶价格便宜，几乎没有个人或宗教限制。”

鱼明胶由于粘度低且聚合迅速，因此尚未广泛用于生物印刷。为了解决这个问题，作者创建了一种具有较高粘度的生物墨水复合材料。

用作印刷油墨的药物制剂的粘性。（a）含有不同浓度CMC的F-GelMA水凝胶的外观。（b）含有不同浓度CMC的F-GelMA水凝胶的粘度曲线。数据代表平均值±SD（n = 3）。
尽管水凝胶由于其膨胀能力而通常吸引人，但对于本研究而言，研究人员制造了多种不同的材料，其中10％F-GelMA和7％羧甲基纤维素钠（一种增稠剂）的组合显示出溶胀率最高。光聚合后水凝胶的溶胀性能。（a）不同浓度的F-GelMA的溶胀率。（b）混合水凝胶的溶胀率（10％F-GelMA，CMC浓度不同）。数据代表平均值±SD（n = 3）。

设计不同的3D几何形状：（a）圆柱，（b）圆环和（c）网格线。
作者使用CELLINK生物打印机注射器以三种不同的样品形状打印了补丁，因为作者测试了体内的药物释放潜力。该团队意识到表面积，交联密度，温度和振荡器速度会发挥作用，因此依靠更大的表面积来更快地释放药物。
补丁的打印条件
在试验圆环面，网格线和圆柱状样品斑时，研究人员观察到网格线型斑块具有最大的持续释放潜力。

脂质体阿霉素（DOX）的药物释放曲线。（a）形状对药物释放的影响。紫外线暴露时间设定为1分钟。（b）紫外线照射时间对药物释放的影响。网格对象用于此实验。数据代表平均值±SD（n = 3）。

这些结果表明，CMC可用于调节打印机墨水的特性，并且在药物制剂中是有用且安全的药物赋形剂。我们还表明，从3D打印的贴剂释放的药物取决于贴剂的形状和紫外线暴露时间，并且可以控制药物的释放。综上所述，目前的结果为制备包含脂质体和其他基于纳米颗粒的纳米药物的3D打印物体提供了有用的信息。”作者总结说。

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