Tötet mehr als 80 % der Krebszellen! 3D-Druck hilft im Kampf gegen Leberkrebs!

Derzeit ist primärer Leberkrebs der vierthäufigste bösartige Tumor und die zweithäufigste krebsbedingte Todesursache in meinem Land und stellt eine ernsthafte Bedrohung für das Leben und die Gesundheit der Menschen dar. Es hängt wie eine dunkle Wolke über Einzelpersonen und Familien und stellt für sie eine schwere körperliche und seelische Belastung dar. In der Vergangenheit bestand die Hauptmethode zur Bekämpfung von Leberkrebs darin, bei Patienten mit Leberkrebs, deren Krankheit noch nicht das fortgeschrittene Stadium erreicht hatte, eine chirurgische Resektion durchzuführen. Allerdings können verbleibende kleine Tumorzellen immer noch zu einem Rückfall der Krankheit führen. Frühere Studien haben gezeigt, dass bei bis zu 46 % der Patienten Restzellen an den Rändern der resezierten Leber nachgewiesen werden. Leider ist die Prognose bei Leberkrebs äußerst schwierig und die Überlebensrate sehr niedrig! Deshalb suchen Ärzte und Forscher unermüdlich nach einem Heilmittel für Krebs. Neben der Verwendung einer adjuvanten Chemotherapie zur Verbesserung der Überlebensrate von Patienten mit Leberkrebs ist das lokale Arzneimittelabgabesystem (DDS) in Kombination mit der 3D-Drucktechnologie wie ein aufgehender Stern, der den Patienten Licht und Hoffnung auf Leben bringt!

Kürzlich veröffentlichte das Team von Professor Sanjay Garg an der University of Adelaide in Australien im International Journal of Pharmaceutics eine Forschungsarbeit mit dem Titel „Printing a cure: A tailored solution for localized drug delivery in liver cancer treatment“. Diese Studie hat weltweit zum ersten Mal gezeigt, dass ein 3D-gedruckter Film aus einem Gel, das mit maßgeschneiderten Dosen der Krebsmedikamente 5-Fluorouracil (5FU) und Cisplatin (Cis) beladen ist, über 80 % der Leberkrebszellen effektiv abtöten, die Rezidivrate signifikant senken und die systemischen Nebenwirkungen der herkömmlichen Chemotherapie stark reduzieren kann. Dieser bahnbrechende Forschungsfortschritt bringt nicht nur gute Nachrichten für Patienten mit Leberkrebs, sondern bietet auch neue technische Unterstützung für die Behandlung verschiedener Krebsarten wie Eierstockkrebs und Kopf-Hals-Krebs!

****Quelle: International Journal of Pharmaceutics Forschungsinhalte und -ergebnisse

Frühere Studien haben gezeigt, dass die Kombination aus 5-Fluorouracil (5FU) und Cisplatin (Cis) bei der Behandlung von Leberkrebs hochwirksam ist, und die Kombination wurde in Form eines Hydrogels für die intraoperative Chemotherapie von Magenkrebs co-formuliert. Trotz der verbesserten Antikrebswirkung von 5-Fluorouracil (5FU) und Cisplatin (Cis) bei mehreren Krebsarten konnte kein einheitliches Dosierungs- und Verabreichungsschema festgelegt werden, da dieses je nach Behandlungsmethode unterschiedlich ist. Derzeit gibt es mehrere Methoden zur Herstellung von Gelfilmen im medizinischen Bereich, darunter Lösungsmittelguss, Elektrospinnen und Heißschmelzextrusion. Aufgrund der Heterogenität von Krebserkrankungen ist es für den komplexen Behandlungsprozess von Krebs jedoch äußerst wichtig, einen neuen Ansatz zu entwickeln, der sich von einem Einheitsansatz unterscheidet.

In den letzten Jahren wurden durch die Einführung der 3D-Drucktechnologie wesentliche Durchbrüche im Kampf gegen Krebs erzielt, da nun personalisierte und maßgeschneiderte Behandlungspläne möglich sind, die den spezifischen Bedürfnissen einzelner Patienten gerecht werden. Um die oben genannten Probleme zu lösen, haben Forscher eine mit postoperativer Chemotherapie beladene Membranstruktur entwickelt – eine 3D-gedruckte Membran, die aus einem Gel besteht, das mit maßgeschneiderten Dosen der Krebsmedikamente 5-Fluorouracil (5FU) und Cisplatin (Cis) beladen ist. Es kann genau an der Operationsstelle platziert werden, an der der Krebs entfernt wird. Dadurch wird das Medikament gezielt auf den betroffenen Läsionsbereich gerichtet und greift so alle verbleibenden Krebszellen präzise an, während gleichzeitig die negativen Nebenwirkungen der herkömmlichen Chemotherapie wirksam begrenzt werden.

Quelle: International Journal of Pharmaceutics

In dieser Studie nutzte das Team fortschrittliche 3D-Drucktechnologie, einschließlich der Anpassung der Filmgeometrie, der Anpassung von Medikamentenfreisetzungsprofilen und des Hinzufügens oder Entfernens von Wirkstoffen. Verschiedene Strukturen 3D-gedruckter Arzneimittel weisen unterschiedliche Zeitkurven für die verzögerte Freisetzung auf. Das Füllmuster jeder Folienschicht ist unterschiedlich, die erste Schicht und die zweite Schicht bestehen jeweils aus einem Gitter und einer Wabe. Das Forschungsteam stellte fest, dass sich durch unterschiedliche Füllmuster beim Drucken das beste Design erzielen lässt, die Struktur des Films stabil erhalten bleibt und die Wirkstofffreisetzung durch Ausprobieren unterschiedlicher Füllverhältnisse angepasst werden kann. Nach dem Test beträgt der Druck der ersten Schicht der Folie 35–55 kPa und der Druck der zweiten Schicht 40–60 kPa.

Eine solche bedarfsgerechte Anpassung der Arzneimittelfreisetzungskurven und Membranstrukturen kann eine präzise Arzneimittelverabreichung wirksam sicherstellen, die Belastung des Blutsystems verringern, die schwerwiegenden Nebenwirkungen hochdosierter Arzneimittel auf die Patienten reduzieren und jedem Patienten einen individuellen Behandlungsplan bieten.

Quelle: International Journal of Pharmaceutics

Professor Garg betonte, dass diese maßgeschneiderte Medikamentenstrategie der Schlüssel zur Verbesserung der Effizienz der Krebsbehandlung sei. Angesichts der Vielfalt der Krebserkrankungen ist eine herkömmliche Standardbehandlung nicht mehr anwendbar. Dieser 3D-gedruckte Film verfügt über die Fähigkeit, die Wirkstofffreisetzung bis zu 23 Tage lang zu kontrollieren. Dadurch wird nicht nur eine anhaltende therapeutische Wirkung gewährleistet, sondern durch seine biologisch abbaubaren Eigenschaften werden auch Folgeoperationen vermieden, was den Behandlungsprozess humaner macht. Darüber hinaus wurde im Rahmen der Studie auch die Umweltverträglichkeit des 3D-Druckprozesses optimiert, indem dieser anhand der Indikatorenwerte bewertet und modifiziert wurde, um ihn umweltfreundlicher zu gestalten!

Forschungsaussichten

Die 3D-Drucktechnologie, auch bekannt als „Additive Manufacturing“- oder „Rapid Prototyping“-Technologie, ist ein Verfahren, das dreidimensionale Modelldaten als Grundlage verwendet und Druckköpfe, Düsen oder andere Drucktechnologien verwendet, um durch Ansammlung von Materialien Teile oder Objekte herzustellen. Die 3D-Drucktechnologie entwickelt sich derzeit auf Hochtouren und sticht im Bereich biomedizinischer Anwendungen hervor, wo sie immer mehr Aufmerksamkeit erregt.

Am 1. Februar 2024 veröffentlichte das Team von Suchun Zhang an der University of Wisconsin-Madison in der Zeitschrift Cell Stem Cell eine Forschungsarbeit mit dem Titel „3D-Bioprinting von menschlichem Nervengewebe mit funktioneller Konnektivität“. Im Rahmen der Studie wurden Gehirnzellen (aus iPSCs differenzierte Neuronen) mittels horizontalem Druck in ein weicheres „Biotinten“-Gel eingebracht und das erste 3D-gedruckte funktionelle menschliche Gehirngewebe entwickelt, in dem Neuronen und Gliazellen funktionelle Verbindungen innerhalb und zwischen den Gewebeschichten bilden und wie typisches menschliches Gehirngewebe wachsen und funktionieren können. Dabei wird auf natürliche Weise eine Kontrolle über Zelltypen und -anordnungen erreicht, die Gehirn-Organoide nicht haben. Es bietet neue technische Unterstützung für die Erforschung des Gehirns und die Behandlung einer breiten Palette von Störungen des Nervensystems und der neurologischen Entwicklung (wie Alzheimer und Parkinson)!

Quelle: Zellstammzelle

Warten wir ab, welche neuen medizinischen Highlights wie die 3D-Drucktechnologie auf den Markt kommen. Mögen Ärzte und Wissenschaftler Krankheiten so schnell wie möglich besiegen und der Menschheit Gesundheit und Sicherheit zurückgeben!

Quellen:

[1] Souha H. Youssef, Raja Ganesan, Marzieh Amirmostofian et al. Ein Heilmittel drucken: Eine maßgeschneiderte Lösung für die lokalisierte Arzneimittelverabreichung bei der Behandlung von Leberkrebs, International Journal of Pharmaceutics (2024). DOI: 10.1016/j.ijpharm.2024.123790

[2] Yan Y, Li