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突破!药物海绵可以吸走多余的化疗药,减轻毒副作用

2019年01月18日 作者:医学界肿瘤频道

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化疗、手术和放疗一起并称癌症的三大治疗手段。它是一种全身治疗的手段,无论采用什么途径给药(口服、静脉和体腔给药等),化疗药物都会随着血液循环遍布全身的绝大部分器官和组织。因此,对一些有全身播撒倾向的肿瘤及已经转移的中晚期肿瘤,化疗都是主要的治疗手段。


然而,这种疗法在杀伤癌细胞的同时,对身体的正常细胞也有损伤。医学界一直在设法攻破这个难关。近日,美国加州大学旧金山分校、伯克利分校和北卡罗来纳大学教堂山分校的研究团队在这一领域取得了突破性进展。


研究人员发现,通过在血液中植入的海绵吸收掉过量的药物,医生们有望减轻有毒化疗药物的危险副作用,甚至提供更高剂量的药物来击退肝癌这种温和的治疗方法无效的肿瘤。


这一研究成果发表在了《美国化学学会核心科学》上。

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药物海绵是如何吸走多余的药物的?


这种“药物海绵”是一种吸水性聚合物,涂在3D打印的圆柱体上,这个圆柱体可以精确地植入靶器官(如患有肝癌的肝脏)血液流出的静脉。在那里,药物海绵能吸收任何未被肿瘤吸收的药物,从而阻止它到达并潜在地毒害其他器官(如图1所示)。

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图1:药物海绵的原理示意图

 

在猪身上进行的早期试验中,研究人员将3D打印的吸收器(absorber)植入猪的静脉,先在血液上游注射多柔比星,然后在血液下游的吸收器测量其浓度。结果显示,对于健康的猪来说,大约64%的多余药物被吸收了。


这种技术优于另一种正在接受检测的肝癌治疗方法,后者需要进行大型的血管内手术,用气球完全阻断肝脏的输出,并将流出的血液转移到体外透析机上,在体外透析机中,药物被去除,血液返回人体。


开发者是如何设想的?


美国加州大学伯克利分校化学与生物分子工程学系的教授Nitash Balsara说:“在患者接受化疗期间,外科医生将一根线插入血流中,把海绵像心脏支架一样放置几个小时就可以了。”


加州大学旧金山分校医学院的介入放射科医生Steven Hetts说:“由于这是一种临时装置,FDA的审批标准较低。我认为这种化疗过滤器(chemofilter)能在最短的时间内减轻化疗的毒副作用。”


由于大多数抗癌药物都是有毒的,所以医生在进行化疗时会权衡剂量。剂量必须足以杀死或阻止癌细胞的生长,但不足以对患者的其他器官造成不可挽回的损害。即使如此,化疗往往伴随着严重的副作用,包括恶心、呕吐、腹泻和免疫系统被抑制,更不用说脱发和溃疡了。


Hetts医生说:“我们针对肝癌开发了这种药物海绵,因为这种癌症是一个巨大的公共健康威胁,每年有数以万计的新病例。我们已经使用肝动脉化疗栓塞术(TACE)的方法来治疗肝癌了。然而,拓展下思维,其实可以用这种方法来治疗任何肿瘤或任何局限于某个器官的疾病——在药物扩散并在身体其他部位引起副作用之前,先吸收静脉中多余的药物(如图2所示)。最终,我们希望将这项技术应用于其他器官,以治疗肾脏肿瘤和脑瘤。”

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图2:肝癌治疗的进展:从静脉化疗、动脉内化疗到化疗过滤器


Hetts医生希望拓展运用这种疗法,穿入导管,通过血液直接将化疗药物输送到肿瘤部位来治疗眼部和大脑部位的肿瘤。这种方法给肿瘤提供了最大的药物剂量,而身体的其余部位只接受到最小的剂量,从而减轻副作用。与直接向血液中注射化疗药物(一般情况下,注射到体内的超过一半的剂量会逃离靶器官)相比,这是一个巨大的进步。


Balsara教授说:“吸收器是一个标准的化学工程概念。在石油精炼过程中,吸收器被用来除去不需要的化学物质,如硫磺。于是,我们把这个概念应用于化疗。”


药物海绵用于人可能还得等几年


研究人员并不满足广泛的动物测试,他们希望获得FDA的批准,在人类身上进行真正的测试,这也许要等到几年后。在癌症患者身上进行这种测试要比进行动物测试现实和有意义得多。采用侵袭性小的装备,用更温和的方式把它与药物捆绑在一起,为需要接受化疗的癌症患者带来了福音。


在未来,药物海绵可以应用于多种肿瘤和化疗药物,并有望用于吸收其他危险性的药物,如对肾脏有毒但需要杀死病原体的强效抗生素。


参考文献


[1]Hee Jeung Oh, Mariam S. Aboian, Michael Y. J. Yi, et al. 3D Printed Absorber for Capturing Chemotherapy Drugs before They Spread through the Body. ACS CentralScience, 2019; DOI: 10.1021/acscentsci.8b00700


[2]https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190109090930.htm

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关键词

药物海绵 化疗药 毒副作用 肝癌 癌细胞

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