用于局部输送化疗药物的基于纳米材料的生物医学设备

一个西北大学研究团队开发了一个有前途的纳米材料的生物医学装置,可用于局部递送到癌症肿瘤的遗址外科肿瘤的遗址。

这种柔韧的缩微薄膜装置类似于一块塑料膜,可以很容易地定制成不同的形状,它有可能改变传统的治疗策略,减少患者不必要的有毒药物暴露。该装置利用了纳米钻石这一新兴技术来实现药物的持续释放。

研究人员证明,该设备以持续和一致的方式释放化疗药物阿霉素,这是任何植入设备本地化化疗的要求。这项研究的结果今天(10月2日)在线发表在ACS Nano杂志上。

西北大学麦考密克工程与应用科学学院生物医学工程与机械工程助理教授迪安·何(Dean Ho)领导了这项研究。他说:“这种薄装置——一种毯子或贴片——可以用来治疗局部区域,肿瘤切除后残留的癌细胞可能残留在该区域。”。欧洲杯线上买球

例如,如果一名外科肿瘤学家正在从乳房或大脑中移除肿瘤,该设备可以作为同一手术的一部分植入受影响的区域。这种方法将药物释放限制在特定的位置,可以减轻其他化疗的副作用和并发症。

“西北大学范伯格医学院(Feinberg School of Medicine)的几位外科医生,以及其他医学院和医院的医生,都对这种设备非常感兴趣,因为它具有生物兼容性,并能提供稳定和一致的药物释放,”何说,他是西北大学罗伯特·h·卢里综合癌症中心(Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center of Northwestern University)的成员。

在他们的研究中,Ho和他的同事在fda批准的聚合物parylene中嵌入了数百万携带药物的纳米钻石。目前用作植入物的涂层,生物稳定的聚苯乙烯是一种柔韧和通用的材料,类似于塑料包装。大量的药物可以被装载到纳米金刚石簇上,这些簇具有较高的表面积。然后,纳米金刚石被放置在极薄的parylene薄膜之间,形成一个微创的装置。

为了测试该设备的药物释放性能,研究人员使用了多柔比星,用于治疗许多类型的癌症的化学治疗剂。他们发现药物缓慢且始终从嵌入的纳米金刚胺簇释放一个月,储备更多的多柔比星,表明更长的释放(几个月和更长时间)。该器件还避免了药物的“突发”或大规模初始释放,具有常规治疗的常见缺点。

在对照实验中,药物存在但没有纳米钻石,几乎所有药物都在一天内释放出来。通过将充满毒品的纳米钻石添加到设备中,药物释放的时间瞬间延长到数月之久。

除了大表面积外,纳米金刚胺还具有许多可用于药物递送的其他优点。它们可以用几乎任何类型的治疗方法官能化。它们可以在水中轻松悬挂,这对于生物医学应用很重要。纳米金刚石,每个直径为4至六纳米,对细胞,生物相容性和不会引起炎症,严重并发症,是最小的侵入性的。它们是非常可扩展的,可以大量生产。

该设备的结构适合容纳小分子、蛋白质、抗体或基于RNA或dna的治疗。这使该技术有潜力影响一系列治疗策略,植入,长期药物释放是需要的。

HO及其研究组以前先开了纳米金刚载用于全身性药物携带应用的应用。这项新工作成功地将纳米金刚石从基础材料转换为代替设备制造的基础。欧洲杯足球竞彩

为了建造生物医学装置,研究人员开发了一种简化的方法,其中制造了双层二甲烯,其中纳米二胺 - 药物复合物夹在一起。底层大约20至30微米厚,用作装置的骨干,允许易于处理。对于顶层,研究团队创造了一种更薄的半多孔膜,允许药物从装置慢慢释放。

Ho说:“这项工作最重要的一个方面是,制造过程是高度可扩展的,这意味着数百,甚至数千个设备可以以低成本并行制造。”

“纳米金刚胺是非常经济的,并且已经被批量生产为汽车的润滑组件,并在电子产品中使用,”何何研究组和文章的潜在文作者增加了罗伯特林。

在局部化疗领域,该团队希望这项技术将带来新的治疗效果,可以补充注射化疗,以减少剂量和减少毁灭性的副作用。

由于已证实的生物相容性和大规模平行沉积能力,研究人员正在进行纳米金刚石嵌入parylene的临床前试验。

该作品得到了癌症研究的V基金会,国家科学基金会的可扩展和综合纳米制造中心,华莱士H.Coulter基金会和国家健康研究院。欧洲杯线上买球

除了何某和林,其他作者的纸张,标题为“纳米金刚石嵌入式微杂散器件,占本地化化学治疗摘炸”,都是Mark Chen,Erik Pierstorff和Houjin Huang,来自西北部,以及埃吉奥奥瓦瓦,从申山大学,长野,日本。

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