Een nieuw engineeringproces kan een veilige en effectieve dosis medicijnen opleveren voor hersentumoren zonder patiënten bloot te stellen aan toxische bijwerkingen van traditionele chemotherapie.

Universiteit van Cincinnati professor Andrew Steckl, werken met onderzoekers van de Johns Hopkins University, een nieuwe behandeling ontwikkeld voor glioblastoma multiforme, of GBM, een agressieve vorm van hersenkanker. Het nano-elektronicalaboratorium van Steckl paste een industrieel fabricageproces toe dat coaxiale elektrospinning wordt genoemd om medicijnbevattende membranen te vormen.

De behandeling wordt rechtstreeks geïmplanteerd in het deel van de hersenen waar de tumor operatief wordt verwijderd.

De studie is gepubliceerd in Natuur Wetenschappelijke rapporten .

"Chemotherapie is in wezen een behandeling van het hele lichaam. De behandeling moet door de bloed-hersenbarrière gaan, wat betekent dat de dosis voor het hele lichaam die u krijgt veel hoger moet zijn, "Zei Steckl. "Dit kan gevaarlijk zijn en giftige bijwerkingen hebben."

Steckl is een Ohio Eminent Scholar en hoogleraar elektrotechniek aan het College of Engineering and Applied Science van de UC.

Coaxiaal elektrospinnen combineert twee of meer materialen tot een fijne vezel die bestaat uit een kern van het ene materiaal omgeven door een omhulsel van een ander. Dit fabricageproces stelt onderzoekers in staat om te profiteren van de unieke eigenschappen van elk materiaal om onmiddellijk of in de loop van de tijd een krachtige dosis medicijn af te leveren.

"Door de basismaterialen van de vezel en de dikte van de mantel te selecteren, we kunnen de snelheid bepalen waarmee deze medicijnen worden vrijgegeven, ' zei Stekel.

De elektrospun-vezels kunnen snel één medicijn afgeven voor kortdurende behandeling, zoals pijnverlichting of antibiotica, terwijl een extra medicijn of medicijnen zoals chemotherapie over een langere periode worden vrijgegeven, hij zei.

"We kunnen een zeer geavanceerd medicijnafgifteprofiel produceren, ' zei Stekel.

De doorbraak is een voortzetting van het werk van onderzoekspartners en co-auteurs Dr. Henry Brem en Betty Tyler van de Johns Hopkins University, die in 2003 een lokaal toegediende wafelbehandeling voor hersentumoren ontwikkelde, Gliadel genaamd.

In tegenstelling tot eerdere behandelingen, electrospun vezels zorgen voor een meer uniforme dosis in de tijd, zei UC-onderzoeksmedewerker Daewoo Han, hoofdauteur van de studie.

"Voor de huidige behandeling de meeste medicijnen komen binnen een week vrij, maar onze schijven presenteerden de release tot 150 dagen, " hij zei.

Glioblastoma multiforme is een veel voorkomende en extreem agressieve hersenkanker en is verantwoordelijk voor meer dan de helft van alle primaire hersentumoren, volgens de American Cancer Society. Elk jaar meer dan 240, 000 mensen over de hele wereld sterven aan hersenkanker.

De elektrospun-vezel die voor het onderzoek werd gemaakt, leverde een tabletachtige schijf op die de hoeveelheid medicijn die kon worden aangebracht, verhoogde, verlaagde de initiële burst-afgifte en verbeterde de duurzaamheid van de geneesmiddelafgifte in de loop van de tijd, de studie gevonden.

Chemotherapie met behulp van elektrospun vezels verbeterde overlevingspercentages in drie afzonderlijke dierproeven die veiligheid, toxiciteit, membraandegradatie en werkzaamheid.

"Dit vertegenwoordigt een veelbelovende evolutie voor de huidige behandeling van GBM, ’ concludeerde de studie.

Hoewel deze studie een enkel medicijn gebruikte, onderzoekers merkten op dat een voordeel van elektrospinnen de mogelijkheid is om meerdere medicijnen achter elkaar af te geven over een langdurige afgifte. De nieuwste kankerbehandelingen zijn gebaseerd op een benadering met meerdere geneesmiddelen om resistentie tegen geneesmiddelen te voorkomen en de werkzaamheid te verbeteren.

Steckl zei dat de studie veelbelovend is voor behandelingen van andere soorten kanker.

"Vooruit kijken, we zijn van plan om 'cocktail'-therapie te onderzoeken waarbij meerdere geneesmiddelen voor de gecombineerde behandeling van moeilijke kankers worden opgenomen en gelijktijdig of opeenvolgend uit onze vezelmembranen worden vrijgegeven, ' zei Stekel.