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首页 > 资讯中心科(kē)學(xué)家开发出具有(yǒu)治疗宫颈癌潜力的青岛3D打印凝胶
发布时间：2022-03-28
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青岛3D打印水凝胶，可(kě)用(yòng)于治疗宫颈癌患者。
该凝胶由与金纳米颗粒混合的热敏聚合物(wù)组成，旨在局部应用(yòng)于阴道，从而将药物(wù)输送到女性癌症患者的子宫颈。随着进一步的研发，该团队相信可(kě)以使用(yòng)扫描数据来定制他(tā)们的水凝胶以适应特定患者的解剖结构，帮助更好地治疗疾病并优化他(tā)们的肿瘤切除后恢复。
“可(kě)以开发适应患者特定解剖结构的纳米颗粒洗脱水凝胶系统，用(yòng)于切除后受恶性肿瘤或肿瘤腔影响的宫颈區(qū)域，”该团队在他(tā)们的论文(wén)中解释道。 “这些对象的设计将通过患者的 MRI 扫描得到促进，这可(kě)以构成3D打印所需的计算机辅助设计的基础。”
团队3D打印的宫颈癌贴片的照片和 MRI 扫描
更好地应对宫颈癌
尽管发达國(guó)家大力推广疫苗接种，导致总體(tǐ)病例下降，但根据世界卫生组织的数据，每年仍有(yǒu)超过 300,000 名妇女死于宫颈癌。有(yǒu)鉴于此，研究人员表示，疫苗接种不能(néng)成為(wèi)世界对抗这种疾病的“唯一医疗武器”。
鉴于它们在治疗细菌、真菌或性传播感染等疾病方面的功效，研究小(xiǎo)组将局部应用(yòng)疗法视為(wèi)对抗癌症的另一种潜在方法。他(tā)们推测，这种凝胶在该區(qū)域可(kě)能(néng)特别有(yǒu)效，因為(wèi)子宫颈的位置很(hěn)容易通过阴道进入，这与发生在身體(tǐ)较深區(qū)域的其他(tā)癌症不同。
然而，当这种抗癌水凝胶以前被开发出来时，它们往往会出现缓慢的凝胶化，这意味着它们的药物(wù)有(yǒu)效载荷在被阴道壁吸收之前就已经渗出。先前凝胶的另一个问题是用(yòng)于生产和施用(yòng)它们的方法存在高度变化，因此它们的性质在施用(yòng)时有(yǒu)所不同。
话虽如此，Laval 的科(kē)學(xué)家们坚持认為(wèi)，基于凝胶的3D打印克服了许多(duō)这些缺点，甚至可(kě)以创建模仿癌变區(qū)域轮廓的定制药物(wù)。该团队认為(wèi)，这对于满足肿瘤切除手术后宫颈疤痕患者的需求可(kě)能(néng)特别有(yǒu)用(yòng)，因此他(tā)们将3D打印作為(wèi)其方法的基石。
研究人员的 PF127-藻酸盐样品的 SEM 图像以及孔径的特写
介绍一种新(xīn)的癌症疗法
為(wèi)了使他(tā)们对个性化宫颈癌治疗的愿景成為(wèi)现实，研究人员首先配制了一种能(néng)够更好地在體(tǐ)内携带药物(wù)的水凝胶。这是通过将 PF127（一种具有(yǒu)相变行為(wèi)的合成聚合物(wù)，使其成為(wèi)高分(fēn)辨率图案和凝胶化的理(lǐ)想选择）与海藻酸盐（一种具有(yǒu)强黏膜粘附性的天然物(wù)质）混合而成的。
该团队还在他(tā)们的凝胶中装载了微量的金，因為(wèi)它经常被用(yòng)作放疗或光热程序的一部分(fēn)，与手术切除或化疗一起进行的治疗可(kě)能(néng)能(néng)够消除癌细胞。
一旦他(tā)们完善了他(tā)们的配方，科(kē)學(xué)家们就会继续将其3D打印成凝胶原型，然后对这些原型进行细胞毒性和粘膜粘附测试。当暴露于该团队的水凝胶时，细胞测定显示其存活率為(wèi) 90% 至 93%，证实不存在明显的细胞毒性，同时它们还证明能(néng)够从溶液中 500 μg 的粘蛋白中吸收 93 个。
同样，在递送金纳米粒子时，结果显示凝胶能(néng)够在 42 小(xiǎo)时内将高达 46.7% 的金纳米粒子转移到阴道粘膜，尽管这种扩散速度确实很(hěn)慢，有(yǒu)些仍然附着在它们的藻酸盐上矩阵。
作為(wèi)最后一步，為(wèi)了评估其水凝胶的定制潜力，该团队随后创建了一个 10 毫米宽的支架，其形状為(wèi)贴片形状，旨在覆盖经过处理(lǐ)的子宫颈。这个原型的 MRI 扫描显示，它的形状在直径和高度上仅偏离了设计的 0.5% 和 0.75%，这反映了通过科(kē)學(xué)家的方法可(kě)以实现的高精度。
展望未来，研究人员的目标是通过对小(xiǎo)鼠模型的研究在體(tǐ)内应用(yòng)他(tā)们的方法，作為(wèi)更精确地跟踪植入物(wù)退化的一种手段。然而，根据他(tā)们初步研究的结果，Laval 团队相信他(tā)们的新(xīn)型凝胶不仅有(yǒu)可(kě)能(néng)提高现有(yǒu)宫颈癌疗法的疗效，而且可(kě)以治疗相关手术后留下的肿瘤腔。
“据我们所知，这项研究提供了第一个将3D打印技术应用(yòng)于制造用(yòng)于治疗宫颈癌的纳米颗粒洗脱水凝胶输送系统的例子，”该团队在他(tā)们的论文(wén)中总结道。 “MRI 显示的 3D 打印物(wù)體(tǐ)的非常高的几何顺应性為(wèi)临床前體(tǐ)内实验的设计提供了强有(yǒu)力的概念证明。”
由 3D Systems 和 CollPlant 设计和生产的具有(yǒu)血管化通道的3D生物(wù)打印软
该凝胶由与金纳米颗粒混合的热敏聚合物(wù)组成，旨在局部应用(yòng)于阴道，从而将药物(wù)输送到女性癌症患者的子宫颈。随着进一步的研发，该团队相信可(kě)以使用(yòng)扫描数据来定制他(tā)们的水凝胶以适应特定患者的解剖结构，帮助更好地治疗疾病并优化他(tā)们的肿瘤切除后恢复。
“可(kě)以开发适应患者特定解剖结构的纳米颗粒洗脱水凝胶系统，用(yòng)于切除后受恶性肿瘤或肿瘤腔影响的宫颈區(qū)域，”该团队在他(tā)们的论文(wén)中解释道。 “这些对象的设计将通过患者的 MRI 扫描得到促进，这可(kě)以构成3D打印所需的计算机辅助设计的基础。”
团队3D打印的宫颈癌贴片的照片和 MRI 扫描
更好地应对宫颈癌
尽管发达國(guó)家大力推广疫苗接种，导致总體(tǐ)病例下降，但根据世界卫生组织的数据，每年仍有(yǒu)超过 300,000 名妇女死于宫颈癌。有(yǒu)鉴于此，研究人员表示，疫苗接种不能(néng)成為(wèi)世界对抗这种疾病的“唯一医疗武器”。
鉴于它们在治疗细菌、真菌或性传播感染等疾病方面的功效，研究小(xiǎo)组将局部应用(yòng)疗法视為(wèi)对抗癌症的另一种潜在方法。他(tā)们推测，这种凝胶在该區(qū)域可(kě)能(néng)特别有(yǒu)效，因為(wèi)子宫颈的位置很(hěn)容易通过阴道进入，这与发生在身體(tǐ)较深區(qū)域的其他(tā)癌症不同。
然而，当这种抗癌水凝胶以前被开发出来时，它们往往会出现缓慢的凝胶化，这意味着它们的药物(wù)有(yǒu)效载荷在被阴道壁吸收之前就已经渗出。先前凝胶的另一个问题是用(yòng)于生产和施用(yòng)它们的方法存在高度变化，因此它们的性质在施用(yòng)时有(yǒu)所不同。
话虽如此，Laval 的科(kē)學(xué)家们坚持认為(wèi)，基于凝胶的3D打印克服了许多(duō)这些缺点，甚至可(kě)以创建模仿癌变區(qū)域轮廓的定制药物(wù)。该团队认為(wèi)，这对于满足肿瘤切除手术后宫颈疤痕患者的需求可(kě)能(néng)特别有(yǒu)用(yòng)，因此他(tā)们将3D打印作為(wèi)其方法的基石。
研究人员的 PF127-藻酸盐样品的 SEM 图像以及孔径的特写
介绍一种新(xīn)的癌症疗法
為(wèi)了使他(tā)们对个性化宫颈癌治疗的愿景成為(wèi)现实，研究人员首先配制了一种能(néng)够更好地在體(tǐ)内携带药物(wù)的水凝胶。这是通过将 PF127（一种具有(yǒu)相变行為(wèi)的合成聚合物(wù)，使其成為(wèi)高分(fēn)辨率图案和凝胶化的理(lǐ)想选择）与海藻酸盐（一种具有(yǒu)强黏膜粘附性的天然物(wù)质）混合而成的。
该团队还在他(tā)们的凝胶中装载了微量的金，因為(wèi)它经常被用(yòng)作放疗或光热程序的一部分(fēn)，与手术切除或化疗一起进行的治疗可(kě)能(néng)能(néng)够消除癌细胞。
一旦他(tā)们完善了他(tā)们的配方，科(kē)學(xué)家们就会继续将其3D打印成凝胶原型，然后对这些原型进行细胞毒性和粘膜粘附测试。当暴露于该团队的水凝胶时，细胞测定显示其存活率為(wèi) 90% 至 93%，证实不存在明显的细胞毒性，同时它们还证明能(néng)够从溶液中 500 μg 的粘蛋白中吸收 93 个。
同样，在递送金纳米粒子时，结果显示凝胶能(néng)够在 42 小(xiǎo)时内将高达 46.7% 的金纳米粒子转移到阴道粘膜，尽管这种扩散速度确实很(hěn)慢，有(yǒu)些仍然附着在它们的藻酸盐上矩阵。
作為(wèi)最后一步，為(wèi)了评估其水凝胶的定制潜力，该团队随后创建了一个 10 毫米宽的支架，其形状為(wèi)贴片形状，旨在覆盖经过处理(lǐ)的子宫颈。这个原型的 MRI 扫描显示，它的形状在直径和高度上仅偏离了设计的 0.5% 和 0.75%，这反映了通过科(kē)學(xué)家的方法可(kě)以实现的高精度。
展望未来，研究人员的目标是通过对小(xiǎo)鼠模型的研究在體(tǐ)内应用(yòng)他(tā)们的方法，作為(wèi)更精确地跟踪植入物(wù)退化的一种手段。然而，根据他(tā)们初步研究的结果，Laval 团队相信他(tā)们的新(xīn)型凝胶不仅有(yǒu)可(kě)能(néng)提高现有(yǒu)宫颈癌疗法的疗效，而且可(kě)以治疗相关手术后留下的肿瘤腔。
“据我们所知，这项研究提供了第一个将3D打印技术应用(yòng)于制造用(yòng)于治疗宫颈癌的纳米颗粒洗脱水凝胶输送系统的例子，”该团队在他(tā)们的论文(wén)中总结道。 “MRI 显示的 3D 打印物(wù)體(tǐ)的非常高的几何顺应性為(wèi)临床前體(tǐ)内实验的设计提供了强有(yǒu)力的概念证明。”
由 3D Systems 和 CollPlant 设计和生产的具有(yǒu)血管化通道的3D生物(wù)打印软