生物材料学术高度恶性神经胶质瘤的特点是预后较差,中位总生存期(OS)低于2年,五年生存率低于10%。更值得注意的是,在过去20年里,胶质母细胞瘤(GBM)的预后和治疗策略没有改变:手术切除原发性肿块,然后辅以放疗和使用替莫唑胺(TMZ)全身化疗是唯一的方法。GBM有浸润正常脑组织的倾向,因此在切除后6个月内就导致疾病复发。导致GBM预后不良的其他因素与其异质性和血脑屏障(BBB)的存在有关,这限制了药物的渗透。研究表明,高级神经胶质瘤将包含对治疗分子具有不同敏感性的细胞子集,这表明联合疗法可以改善单一疗法的预后。此外,到目前为止,虽然有一些方法可以成功地增加了血源性治疗药物通过血脑屏障到血管周围,例如利用靶向分子的纳米药物、血管渗透促进剂以及聚焦超声的应用,但这些方法没有深入到脑组织。通过直接在肿瘤切除腔边缘插入的药物储库进行局部区域治疗以及对流增强的药物输送,似乎是全身给药的替代方法,尤其是在脑瘤的情况下,因为它们会绕过血脑屏障并传递大量的药物分子到肿瘤床。在20世纪90年代末,一种可生物降解的晶片封装卡莫司汀被引入GBM治疗。尽管中位生存时间提高了两个月,但这种植入物很少使用。最近,同一晶片已升级为共同释放卡莫司汀和TMZ,在临床前证实了联合疗法的明显优势。然而,颅内药物库的治疗效果仍然受到药物在病变组织内有限渗透和分布的影响。成果简介鉴于此,来自意大利IIT的PaoloDecuzzi等人报道了一种用于GBM综合治疗的聚合物微网(μMESH)的制备、表征和临床前试验。通过该聚合物微网,药物实现连续释放,而且由于器柔软的特性,PLGA网与周围的生物环境建立了紧密的相互作用。在八个月的观察期内,与多个对照组(CTRL)相比,μMESH在三种不同的原位脑肿瘤模型中提高了治疗效果。成果发表在NatureNanotechnology上。可控制备微网采用自上而下的制造方法来实现μMESH的制备,通过中间的聚二甲基硅氧烷(PDMS)模板将特定的几何特征从硅主模板转移到PVA层。原始的硅模板和最终的PVA层均具有规则的20×20μm2微柱阵列,间距为3μm。μMESH由两个不同的隔室组成:微米级聚乳酸-乙醇酸交联(PLGA)网(隔室1),携带疏水性小分子,沉积在聚乙烯醇(PVA)层(隔室2)上,并包埋纳米药物。这样,μMESH表现为一个双室,分层设计的药物仓库,其中疏水剂分散在PLGA链中,而亲水剂掺入PVA层中。图
μMESH的制造和层次结构连续释放药物体外表征表明,在生理溶液中,PVA层逐渐溶解并释放其货物。其中μMESH可以对GBM肿瘤球体进行包裹起来。注意,用扁平的PLGA基板(FLAT)却无法实现这种包裹。对于nM的DTXL剂量,μMESH比FLAT更有效地抑制肿瘤球体生长,导致零增殖率。相反,用FLAT处理的球状体的直径在15d内几乎增加了两倍。而且,μMESH组具有更高的药理学活性。图
μMESH的体外功能表征组织渗透更有效研究人员进行了5个体内外组织渗透的实验,包括在基质胶,肿瘤球,健康小鼠大脑和肿瘤块进行渗透实验的探索。所有这些体外和体内特征证实了,从柔顺的MESH中释放的μSPN比SPN更有效地渗透生物组织中。这种现象可归因于较低的负ζ值,其已被证明可减轻与细胞外基质的粘附相互作用;纳米级PVA涂层,随着颗粒逐渐溶解,可促进颗粒滑动;以及μMESH与周围环境的紧密接触,这将在肿瘤边缘处实现一个高度局部化的纳米粒子梯度的储库。图
μMESH释放的纳米颗粒的组织渗透性能临床前治疗在胶质母细胞瘤的原位模型中,μMESH消除了切除后的疾病复发,并延长未切除肿瘤的生存期。单次μMESH施用比TMZ的多次静脉注射以及一次性颅内注射载有DTXL/DICL纳米颗粒的更有效。在肿瘤切除后天,单次应用μMESH可以分别在U-87MG和hCSC肿瘤中提高80%和%的存活率。图
μMESH的临床前治疗功效小结:利用纳米/微细加工技术提供的精确尺寸控制,已设计了分级的药品仓库(μMESH),可将DTXL负载的纳米药物和DICL组合用于恶性神经胶质瘤。μMESH的模块化结构允许装载多种治疗分子和纳米药物,可能包括RNA和免疫治疗剂。此外,每种治疗剂的绝对量可以在制造过程中进行微调和独立调整,从而支持针对患者的剂量和干预措施。与常规治疗(如TMZ全身给药或颅内注射纳米药物)相比,μMESH的优越性能取决于其适应和与复杂表面相互作用,实现高度局部化药物储库并促进深层组织渗透的能力的纳米药物的数量。这些特征共同代表了一种理想的组合,可以使用一系列组合疗法来改善最具侵略性的脑肿瘤的预后。参考文献:DiMascolo,D.,Palange,A.L.,Primavera,R.etal.Conformablehierarchicallyengineeredpolymericmicromeshesenabling
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