加拿大：大學(xué)研究人員3D打印GlioMesh治療腦癌

在最近發(fā)表的“ 用于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤治療的藥物洗脫3D打印網(wǎng)格（GlioMesh） ”中，加拿大研究人員采用了3D打印作為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）更好地治療當(dāng)前外科手術(shù)，放射療法和藥物的主題。似乎仍未對(duì)生存率產(chǎn)生影響。在這項(xiàng)研究中，研究人員通過GlioMesh提供了一種新的治療方法，該方法由填充了替莫唑胺微粒（TMZ）的3D打印水凝膠制成。GBM是最激進(jìn)的腦癌形式之一，在美國(guó)影響了近50％的腦腫瘤患者。如今，診斷為GBM的患者在五年內(nèi)存活的可能性不到百分之十。

研究人員解釋說：GBM的標(biāo)準(zhǔn)療法是最大程度的安全手術(shù)切除，然后進(jìn)行放療和替莫唑胺（TMZ）化療6個(gè)月。放射治療結(jié)束后，TMZ的每月管理維持6個(gè)月，直至一年。這些因素加在一起通常只能增加幾個(gè)月的生存時(shí)間。即使當(dāng)前顯微外科技術(shù)取得了進(jìn)步，但腫瘤復(fù)發(fā)仍是正�，F(xiàn)象，通常發(fā)生在原始腫瘤邊界的1-2 cm之內(nèi)。

治療/管理GBM的障礙包括：

• 腫瘤完全切除的問題通常散布在“手指狀突起”中
• 化學(xué)療法對(duì)治療腦組織深部區(qū)域無(wú)效
• 血腦/腫瘤屏障帶來的挑戰(zhàn)
• GBM癌癥干細(xì)胞的耐藥性
  

研究人員正在努力：

• 增加生存時(shí)間
• 提高長(zhǎng)期生存率
• 改善患者的生活質(zhì)量
  

盡管TMZ可以克服血腦屏障，但通常需要高劑量，而且副作用可能是殘酷的。然而，研究人員解釋說，通過局部遞送藥物可以繞開其中一些挑戰(zhàn)。通過為該研究開發(fā)的藥物釋放網(wǎng)片（由藻酸鹽水凝膠和載有TMZ的PLGA微球組成），研究人員發(fā)現(xiàn)它們可以在整個(gè)腫瘤部位一次釋放7周。

GlioMesh及其制造過程的示意圖。A）O / O乳液溶劑蒸發(fā)技術(shù)，用于制備具有高封裝效率的TMZ負(fù)載PLGA微球。B）生物墨水的制備。C）包含TMZ負(fù)載PLGA微球的藻酸鹽網(wǎng)格的3D打印。D）印刷網(wǎng)的交聯(lián)。E）裝有TMZ釋放PLGA微球的3D打印網(wǎng)格。F）通過對(duì)U251和U87人GBM細(xì)胞的各種研究評(píng)價(jià)了GlioMesh治療GBM的功效。

“通過3D打印制造多孔網(wǎng)是一項(xiàng)使能技術(shù)，由于較高的表面積與體積之比，更好的細(xì)胞浸潤(rùn)以及增強(qiáng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣向下層的輸送，因此具有將藥物更高質(zhì)量地運(yùn)輸?shù)街車�組織的優(yōu)勢(shì)。組織�！毖芯咳藛T解釋說。

研究表明，用O / W和W / O / W乳液制備的微球的“包封效率”分別為0.87±0.52％和1.34±0.03％。這也是以前從事類似工作的研究人員的結(jié)果。進(jìn)一步的改進(jìn)并未顯示出太大的改進(jìn)。

用不同PLGA濃度制備的PLGA微球的表征。A）用濃度為1.25％，5％和10％的PLGA制備的空白和裝有TMZ的PLGA微球的SEM圖像。比例尺為500 μm。B）用不同PLGA濃度制備的空白和TMZ負(fù)載PLGA微球的尺寸分布。C）用濃度為1.25％，5％和10％的PLGA制備的空白和裝有TMZ的PLGA微球的平均大小。PLGA濃度的增加導(dǎo)致制造了平均直徑更大的微球。每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表平均值±SD。* p <0.0005。

隨著研究人員增加打印頭壓力，他們最終能夠沉積更多的藻酸鹽，從而增加了纖維直徑。在適當(dāng)?shù)恼扯认�，可以更好地控�?D打印的網(wǎng)格。添加聚合物微球還有助于促進(jìn)TMZ在腫瘤上的更長(zhǎng)釋放。

3D生物打印藻酸鹽網(wǎng)格的特征。A）TMZ釋放藻酸鹽網(wǎng)格的攝影圖像。右圖顯示了GlioMesh的靈活性，這是大腦植入物與不規(guī)則形狀的組織相適應(yīng)的合適功能。B）GlioMesh的SEM圖像顯示其多孔結(jié)構(gòu)。C）打印頭壓力對(duì)纖維特性的影響。噴嘴上的較高壓力導(dǎo)致較大的纖維直徑和較小的表面體積比。用40、80和120 kPa壓力打印的藻酸鹽網(wǎng)格的顯微圖像。D）打印速度對(duì)3D生物打印纖維特性的影響。較高的打印速度可以減小纖維直徑并提高表面體積比。以250、350和450 mm min-1的打印速度打印的藻酸鹽網(wǎng)格的顯微圖像。E）微球濃度對(duì)3D打印網(wǎng)格中纖維直徑的影響。較高的微球密度增加了纖維直徑。GlioMesh的顯微圖像印有1、3和6 mg mL-1的微球濃度。每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表平均值±SD，n =6。* p <0.005和** p <0.0005。

研究人員總結(jié)說：“ GlioMesh證明TMZ持續(xù)釋放超過56天，這避免了GBM患者經(jīng)常口服這種化療藥物的需要�！� “ GlioMesh顯示了優(yōu)于游離TMZ的優(yōu)異細(xì)胞毒性作用，這是因?yàn)樵撍幬锟稍谥委熯^程中避免降解并保持GBM細(xì)胞自噬水平。

“此外，與游離TMZ相比，通過持續(xù)遞送TMZ可以實(shí)現(xiàn)更高程度的線粒體損傷�？偠�言之，GlioMesh通過減少化學(xué)療法的副作用，規(guī)避血腦屏障及相關(guān)挑戰(zhàn)，并為使用針對(duì)每個(gè)患者的聯(lián)合治療方法提供了更大的靈活性，在GBM的管理方面具有廣闊的前景�！�

編譯：3dprint.com