向大脑输送化疗药物的离子泵

时间：2021-04-20 00:00:00 来源：网络整理

尽管进行了手术以及随后的化疗和放疗治疗，大多数患者还是经历了恶性脑肿瘤的复发。瑞典林平大学和奥地利格拉茨医科大学的研究人员在培养的细胞中显示，离子泵可以更准确地输送药物，从而减少化疗中的严重不良反应。研究结果发表在《先进材料技术》（AdvancedMaterialsTechnologies）杂志上，这是首次将离子泵作为一种治疗恶性脑肿瘤的可能方法进行试验。我们在实验室使用了癌细胞，结果非常有希望。然而，我们可能需要五到十年的时间才能看到这种新技术用于脑瘤治疗，”林克平大学科技系有机电子学实验室副教授丹尼尔·西蒙说。

科学家们使用了胶质母细胞瘤细胞，这是最常见和最具侵略性的癌症类型，可能会出现在大脑。当一个脑瘤被手术切除时，肿瘤的一小部分常常被留在脑后，嵌在脑细胞之间。即使是高精度的手术也不能在不损害周围健康脑组织的情况下去除这些细胞。这意味着放射治疗和化疗被用来阻止肿瘤的复发。

在瑞典，大约有30种细胞抑制剂可用于治疗不同类型的癌症。这些化疗药物通常是静脉注射或片剂。但是为了到达大脑，它们必须首先通过循环系统传播，然后通过血脑屏障。大脑中的小血管壁的通透性远不如身体其他部位的血管，可以阻止血液中的许多物质进入大脑。因此，只有少数抗癌药物可以通过；平大学和格拉茨医科大学现在已经开发出一种方法，利用植入的离子泵绕过血脑屏障，将吉西他滨（一种通常不能通过血脑屏障的极其有效的化疗药物）以高精度直接送入大脑。吉西他滨目前用于治疗胰腺癌、膀胱癌和乳腺癌，其作用是破坏快速生长的肿瘤的细胞分裂过程。这意味着吉西他滨不会影响脑细胞，因为这些细胞通常不会进行细胞分裂。

“目前临床上使用的传统胶质母细胞瘤治疗对癌症和神经细胞的伤害程度相同。然而，使用吉西他滨离子泵，我们只处理癌细胞，而神经元保持健康。此外，我们对培养的胶质母细胞瘤细胞进行的实验表明，使用离子泵比手动治疗能杀死更多的癌细胞。她与林克平大学的研究人员一起进行了这项研究。

当离子泵将吉西他滨从电解质储液器输送到细胞或肿瘤中时，使用低电流通过离子输送通道“泵送”带正电的药物。这种方法被称为电泳。离子泵只需要一个小电流来泵送吉西他滨，这是一个优势，因为它避免了脑细胞被激活和传输非预期神经信号的风险。低电流和低电压也意味着最终的治疗技术将不需要大的电源或电池来工作。

格拉茨医科大学副教授雷纳·辛德尔（Rainer Schindl）描述了其他优点。

“大脑内部的压力非常敏感，使用离子泵而不是流体驱动装置来输送药物意味着压力不受影响。此外，剂量是由充电控制的，这使得化疗药物的供应非常精确。下一步将使用离子泵来评估不同的化疗药物，这些药物以前产生的副作用太严重或无法通过血脑屏障，”他说

Journal Reference:

Linda Waldherr, Maria Seitanidou, Marie Jake&scaron;ová, Verena Handl, Sophie Honeder, Marta Nowakowska, Tamara Tomin, Meysam Karami Rad, Tony Schmidt, Joachim Distl, Ruth Birner‐Gruenberger, Gord Campe, Ute Schäfer, Magnus Berggren, Beate Rinner, Martin Asslaber, Nassim Ghaffari‐Tabrizi‐Wizsy, Silke patz, Daniel T. Simon, Rainer Schindl. Targeted Chemotherapy of Glioblastoma Spheroids with an Iontronic pump. Advanced Materials Technologies, 2021; 2001302 DOI: 10.1002/admt.202001302

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