La gelatina di pesce stampata in 3d contro il cancro

I ricercatori giapponesi Jin Liu, Tatsuaki Tagami e Tetsuya Ozeki hanno completato un recente studio sulla nanomedicina, rilasciando i loro risultati in ” Fabbricazione di patch di idrogel di polimero a base di gelatina di pesce stampate in 3D per la consegna locale di doxorubicina liposomiale PEGilata “. Sperimentando un nuovo sistema di somministrazione di farmaci, gli autori riportano un nuovo potenziale per il trattamento del cancro specifico per il paziente.

Lo studio della scienza dei materiali continua ad espandersi in una vasta gamma di applicazioni; tuttavia, il bioprinting è una delle tecniche più interessanti in quanto si prevede che l’ingegneria dei tessuti porterà alla fabbricazione di organi umani nel prossimo decennio o giù di lì. Tale ricerca ha anche dimostrato che la bioprinting può produrre una consegna di farmaci molto più potente sia nell’uso di sistemi ibridi , di sistemi di rilascio di più farmaci o di impalcature migliorate .

Qui, i materiali scelti per la consegna dei farmaci sono più singolari poiché i ricercatori hanno combinato l’inchiostro della stampante con la metacrilile di gelatina di pesce semi-sintetizzata (F-GelMA), un derivato della gelatina di pesce freddo.

Nel fornire un trattamento aggressivo del cancro ai pazienti, l’uso della doxorubicina (DOX) è comune come anti-cancerogeno per il trattamento delle seguenti malattie:

Tumore al seno
Cancro alla vescica
Sarcoma di Kaposi
linfoma
Leucemia linfocitica acuta
Il DOX può anche causare una grave cardiotossicità, nonostante l’uso come farmaco ad ampio spettro. Come soluzione, DOX liposomiale PEGilato, Doxil è stato utilizzato per il trattamento del cancro con cardiotossicità molto più bassa. La nanomedicina è stata anche approvata dalla FDA e viene utilizzata per colpire i tumori locali; per esempio, questo tipo di sistema di rilascio di farmaci potrebbe essere adatto per il trattamento di un tumore al cervello.

“I liposomi PEGilanti possono prolungare il loro tempo di circolazione nel sangue, causando il loro accumulo passivo nel tessuto tumorale, chiamato effetto di permeabilità e ritenzione migliorato”, affermano gli autori.

Usando una bioprinter 3D, gli autori hanno sviluppato cerotti liposomiali da impiantare direttamente in cellule cancerose.

(a) Sintesi di metacrilato di gelatina di pesce (F-GelMA). (b) Gel ibrido di F-GelMA reticolato e carbossimetilcellulosa sodica (CMC) contenente liposoma PEGilato. Lo schema di reazione è stato preparato in studi precedenti

“Abbiamo usato un idrogel contenente un polimero semi-sintetico di gelatina di pesce (gelatina di pesce metacriloile, F-GelMA) per intrappolare i liposomi PEGilati caricati con DOX. La gelatina di pesce è poco costosa e presenta poche restrizioni personali o religiose “, hanno affermato gli autori.

La gelatina di pesce non è stata ampiamente utilizzata nella bioprinting, tuttavia, a causa della bassa viscosità e della rapida polimerizzazione. Per risolvere questo problema, gli autori hanno creato un composito bioink con elevata viscosità.

Proprietà viscose delle formulazioni dei farmaci utilizzate come inchiostri per stampanti. (a) La comparsa di idrogel F-GelMA contenenti diverse concentrazioni di CMC. (b) I profili di viscosità degli idrogel F-GelMA contenenti diverse concentrazioni di CMC. I dati rappresentano la media ± SD (n = 3).

E mentre gli idrogel sono generalmente attraenti per l’uso a causa della loro capacità di gonfiarsi, per questo studio, i ricercatori hanno fabbricato una varietà di materiali diversi – con la combinazione di F-GelMA al 10% e sodio carbossimetil cellulosa al 7% (un agente addensante) che mostra il rapporto di gonfiore più elevato.

Proprietà gonfiore degli idrogel dopo fotopolimerizzazione. (a) Rapporto di gonfiore di diverse concentrazioni di F-GelMA. (b) Rapporto di gonfiore di idrogel misto (10% F-GelMA con diverse concentrazioni di CMC). I dati rappresentano la media ± SD (n = 3).

Progettazione delle diverse geometrie 3D: (a) cilindro, (b) toro e (c) linee della griglia.

I cerotti sono stati stampati in tre diverse forme di campione, usando una siringa per bioprinter CELLINK mentre gli autori hanno testato il potenziale di rilascio del farmaco in vivo. Rendendosi conto che la superficie, la densità dei collegamenti incrociati, la temperatura e la velocità dell’agitatore avrebbero avuto un ruolo, il team si è affidato a un volume di superficie maggiore per un rilascio più rapido dei farmaci.

Condizioni di stampa delle patch.

Durante la sperimentazione con il toro, la griglia e le toppe cilindriche dei campioni, i ricercatori hanno osservato che le patch in stile griglia offrono il massimo potenziale di rilascio prolungato.

Profili di rilascio di farmaci della doxorubicina liposomiale (DOX). (a) Influenza della forma sul rilascio del farmaco. Il tempo di esposizione ai raggi UV è stato impostato su 1 minuto. (b) Influenza del tempo di esposizione ai raggi UV sul rilascio del farmaco. L’oggetto griglia è stato utilizzato per questo esperimento. I dati rappresentano la media ± SD (n = 3).

“Questi risultati indicano che CMC è utile per regolare le proprietà dell’inchiostro della stampante ed è un eccipiente farmaceutico utile e sicuro nelle formulazioni dei farmaci. Abbiamo anche dimostrato che il rilascio di farmaci da cerotti stampati in 3D dipendeva dalle forme del cerotto e dal tempo di esposizione ai raggi UV e che il rilascio del farmaco può essere controllato. Nel loro insieme, i risultati attuali forniscono informazioni utili per la preparazione di oggetti stampati in 3D contenenti liposomi e altre nanomedicine a base di nanoparticelle “, hanno concluso gli autori.

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