L'Università di Cincinnati ha utilizzato l'elettrofilatura coassiale per creare una fibra fine con un nucleo di un materiale circondato da una guaina di un altro per trattare i tumori cerebrali. Credito:Joseph Fuqua II/UC Creative Services
Un nuovo processo ingegneristico può fornire una dose sicura ed efficace di medicina per i tumori cerebrali senza esporre i pazienti agli effetti collaterali tossici della chemioterapia tradizionale.
Il professore dell'Università di Cincinnati Andrew Steckl, lavorando con ricercatori della Johns Hopkins University, sviluppato un nuovo trattamento per il glioblastoma multiforme, o GBM, una forma aggressiva di cancro al cervello. Il laboratorio di nanoelettronica di Steckl ha applicato un processo di fabbricazione industriale chiamato elettrofilatura coassiale per formare membrane contenenti farmaci.
Il trattamento viene impiantato direttamente nella parte del cervello in cui il tumore viene rimosso chirurgicamente.
Lo studio è stato pubblicato su Natura Rapporti scientifici .
"La chemioterapia è essenzialmente un trattamento per tutto il corpo. Il trattamento deve attraversare la barriera emato-encefalica, il che significa che la dose per tutto il corpo che ottieni deve essere molto più alta, " Steckl ha detto. "Questo può essere pericoloso e avere effetti collaterali tossici".
Steckl è un eminente studioso dell'Ohio e professore di ingegneria elettrica presso il College of Engineering and Applied Science della UC.
L'elettrofilatura coassiale combina due o più materiali in una fibra fine composta da un nucleo di un materiale circondato da una guaina di un altro. Questo processo di fabbricazione consente ai ricercatori di sfruttare le proprietà uniche di ciascun materiale per fornire una potente dose di medicinale immediatamente o nel tempo.
Daewoo Han, ricercatore associato senior dell'Università di Cincinnati, crea la fibra elettrofilata nel laboratorio di nanoelettronica della UC. Credito:Joseph Fuqua II/UC Creative Services
"Scegliendo i materiali base della fibra e lo spessore della guaina, possiamo controllare la velocità con cui questi farmaci vengono rilasciati, " ha detto Steckl.
Le fibre elettrofilate possono rilasciare rapidamente un farmaco per trattamenti a breve termine come antidolorifici o antibiotici mentre un farmaco aggiuntivo o farmaci come la chemioterapia vengono rilasciati per un periodo più lungo, Egli ha detto.
"Possiamo produrre un profilo di rilascio del farmaco molto sofisticato, " ha detto Steckl.
La svolta è una continuazione del lavoro condotto dai partner di ricerca e coautori Dr. Henry Brem e Betty Tyler della Johns Hopkins University, che nel 2003 ha sviluppato un trattamento wafer somministrato localmente per i tumori cerebrali chiamato Gliadel.
A differenza dei trattamenti precedenti, le fibre elettrofilate forniscono una dose più uniforme nel tempo, ha affermato il ricercatore UC Daewoo Han, l'autore principale dello studio.
"Per l'attuale trattamento, la maggior parte dei farmaci viene rilasciata entro una settimana, ma i nostri dischi hanno presentato l'uscita per un massimo di 150 giorni, " Egli ha detto.
Il glioblastoma multiforme è un tumore cerebrale comune ed estremamente aggressivo ed è responsabile di più della metà di tutti i tumori cerebrali primari, secondo l'American Cancer Society. Ogni anno più di 240, 000 persone nel mondo muoiono di cancro al cervello.
L'elettrofilatura coassiale crea una fibra fine con un nucleo di un materiale circondato da una guaina di un altro. Credito:Joseph Fuqua II/UC Creative Services
La fibra elettrofilata creata per lo studio ha fornito un disco simile a una compressa che ha aumentato la quantità di medicinale che poteva essere applicata, abbassato il rilascio iniziale a raffica e migliorato la sostenibilità del rilascio del farmaco nel tempo, lo studio ha trovato.
La chemioterapia con fibre elettrofilate ha migliorato i tassi di sopravvivenza in tre studi su animali separati che hanno esaminato la sicurezza, tossicità, degradazione ed efficacia della membrana.
"Questo rappresenta un'evoluzione promettente per l'attuale trattamento del GBM, " ha concluso lo studio.
Sebbene questo studio abbia utilizzato un singolo farmaco, i ricercatori hanno notato che un vantaggio dell'elettrofilatura è la capacità di dispensare più farmaci in sequenza per un rilascio a lungo termine. Gli ultimi trattamenti contro il cancro si basano su un approccio multifarmaco per prevenire la resistenza ai farmaci e migliorare l'efficacia.
Steckl ha affermato che lo studio è promettente per i trattamenti di altri tipi di cancro.
"Guardando avanti, stiamo progettando di studiare la terapia "cocktail" in cui più farmaci per il trattamento combinato di tumori difficili sono incorporati e rilasciati simultaneamente o in sequenza dalle nostre membrane in fibra, " ha detto Steckl.
