Ny behandling af hjernetumorer bruger elektrospundne fibre

En ny ingeniørproces kan levere en sikker og effektiv dosis medicin til hjernetumorer uden at udsætte patienter for toksiske bivirkninger fra traditionel kemoterapi.

University of Cincinnati professor Andrew Steckl, arbejder med forskere fra Johns Hopkins University, udviklet en ny behandling for glioblastoma multiforme, eller GBM, en aggressiv form for hjernekræft. Steckl's Nanoelectronics Laboratory anvendte en industriel fremstillingsproces kaldet koaksial elektrospinning for at danne lægemiddelholdige membraner.

Behandlingen implanteres direkte i den del af hjernen, hvor tumoren fjernes kirurgisk.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Natur Videnskabelige rapporter .

"Kemoterapi er i bund og grund behandling af hele kroppen. Behandlingen skal komme igennem blod-hjerne-barrieren, hvilket betyder, at helkropsdosis du får skal være meget højere, " sagde Steckl. "Dette kan være farligt og have giftige bivirkninger."

Steckl er en Ohio Eminent Scholar og professor i elektroteknik ved UC's College of Engineering and Applied Science.

Koaksial elektrospinning kombinerer to eller flere materialer til en fin fiber sammensat af en kerne af et materiale omgivet af en kappe af et andet. Denne fremstillingsproces gør det muligt for forskere at drage fordel af de unikke egenskaber ved hvert materiale til at levere en potent dosis medicin med det samme eller over tid.

"Ved at vælge fiberens basismaterialer og tykkelsen af ​​kappen, vi kan kontrollere den hastighed, hvormed disse stoffer frigives, " sagde Steckl.

De elektrospundne fibre kan hurtigt frigive et lægemiddel til kortvarig behandling såsom smertelindring eller antibiotika, mens et yderligere lægemiddel eller lægemidler såsom kemoterapi frigives over en længere periode, han sagde.

"Vi kan producere en meget sofistikeret lægemiddelfrigivelsesprofil, " sagde Steckl.

Gennembruddet er en fortsættelse af arbejdet udført af forskningspartnere og medforfattere Dr. Henry Brem og Betty Tyler ved Johns Hopkins University, som i 2003 udviklede en lokalt administreret wafer-behandling til hjernetumorer kaldet Gliadel.

I modsætning til tidligere behandlinger, elektrospundne fibre giver en mere ensartet dosis over tid, sagde UC-forsker Daewoo Han, undersøgelsens hovedforfatter.

"For den nuværende behandling, de fleste stoffer frigives inden for en uge, men vores diske præsenterede udgivelsen i op til 150 dage, " han sagde.

Glioblastoma multiforme er en almindelig og ekstremt aggressiv hjernekræft og er ansvarlig for mere end halvdelen af ​​alle primære hjernetumorer, ifølge American Cancer Society. Hvert år mere end 240, 000 mennesker verden over dør af hjernekræft.

Den elektrospundne fiber skabt til undersøgelsen gav en tabletlignende disk, der øgede mængden af ​​medicin, der kunne påføres, sænkede den indledende burst-frigivelse og forbedrede holdbarheden af ​​lægemiddelfrigivelsen over tid, undersøgelsen fandt.

Kemoterapi med elektrospundne fibre forbedrede overlevelsesraterne i tre separate dyreforsøg, der undersøgte sikkerhed, toksicitet, membrannedbrydning og effektivitet.

"Dette repræsenterer en lovende udvikling for den nuværende behandling af GBM, " konkluderede undersøgelsen.

Mens denne undersøgelse brugte et enkelt lægemiddel, forskere bemærkede, at en fordel ved elektrospinning er evnen til at dispensere flere lægemidler sekventielt over en langsigtet frigivelse. De seneste kræftbehandlinger er afhængige af en tilgang til flere lægemidler for at forhindre lægemiddelresistens og forbedre effektiviteten.

Steckl sagde, at undersøgelsen lover behandling af andre typer kræft.

"Ser frem til, vi planlægger at undersøge 'cocktail'-terapi, hvor flere lægemidler til kombineret behandling af vanskelige kræftformer inkorporeres og frigives enten samtidigt eller sekventielt fra vores fibermembraner, " sagde Steckl.