綽號(hào)“化學(xué)過濾器”的研究人員的新型設(shè)備可以在動(dòng)脈內(nèi)化療期間注射到患者體內(nèi)，以排出受影響的器官并防止有毒物質(zhì)進(jìn)入他們的血液。由于其基因組 DNA 涂層，該團(tuán)隊(duì)表示，ChemoFilters 能夠高效捕獲阿霉素，并使患者免受脫靶毒性的副作用。

通過用基因組 DNA 涂覆他們的設(shè)備，該團(tuán)隊(duì)能夠賦予它們吸收藥物的特性。圖片來自應(yīng)用材料和界面雜志。

化療過濾創(chuàng)新

根據(jù)美國癌癥協(xié)會(huì)的一項(xiàng)研究，到 2040 年，癌癥死亡人數(shù)將達(dá)到 1600 萬，這一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)令人懷疑當(dāng)前治療方法的有效性。雖然化療已成為對(duì)抗疾病的有力工具，但其成功仍受到“全身毒性”的限制，這種現(xiàn)象是癌細(xì)胞未被吸收的藥物反而殺死健康細(xì)胞，通常會(huì)導(dǎo)致器官損傷。

更糟糕的是，許多化療藥物在更高劑量下表現(xiàn)出更大的功效，迫使臨床醫(yī)生在最大限度地抑制腫瘤和避免對(duì)周圍組織造成損害之間做出選擇。在開發(fā)出更有針對(duì)性的治療方法的地方，它們也伴隨著冗長的研發(fā)時(shí)間以及其他使人衰弱的副作用，這可能使患者無法接受治療。

為了解決這個(gè)問題，加州大學(xué)舊金山分校的科學(xué)家們?cè)?2014 年首次創(chuàng)建了化學(xué)過濾器，它被包裹在外部 DNA 中，這樣化學(xué)藥物就會(huì)攻擊它們而不是健康細(xì)胞，但是盡管嘗試對(duì)團(tuán)隊(duì)的初始設(shè)計(jì)進(jìn)行迭代，但存在局限性藥物結(jié)合材料的使用阻礙了升級(jí)設(shè)備的生產(chǎn)。

然而，最近，附近的加州大學(xué)伯克利分校的研究人員發(fā)現(xiàn)，磺化 3D 打印共聚物具有出色的藥物捕獲潛力。從他們的同胞的成功中汲取靈感，加州理工學(xué)院和加州大學(xué)舊金山分校的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在提出用 DNA 涂覆聚丙烯酸酯，可以使它們?cè)隗w外藥物捕獲應(yīng)用中更加有效。

該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)靜電相互作用是實(shí)現(xiàn) DNA 結(jié)合的最有效方法。圖片來自應(yīng)用材料和界面雜志。

載有 DNA 的“化學(xué)過濾器”

首先，科學(xué)家們使用 Autodesk Ember DLP 3D 打印機(jī)和 PR48 樹脂來生產(chǎn)一組 12 毫米(寬)x 2.5 毫米(高)立方晶格。每個(gè)設(shè)備具有 16 x 16 x 3 內(nèi)部單元，開口約為 500 μm，使其足夠大以允許細(xì)胞流過，并且它們的整體結(jié)構(gòu)足夠小以進(jìn)行體外部署。

準(zhǔn)備就緒后，該團(tuán)隊(duì)使用兩種不同的技術(shù)用基因組 DNA 涂覆他們的部件。在第一種方法中，未經(jīng)處理的晶格被浸泡在酸性 DNA 溶液中，而第二種方法是研究人員將靜電相互作用和 UVC 交聯(lián)結(jié)合起來，將帶負(fù)電荷的基因組結(jié)合到他們的設(shè)備上。

在科學(xué)家們甚至開始測(cè)試之前，他們就知道前者導(dǎo)致 DNA 鏈聚集成纖維團(tuán)而不是覆蓋晶格表面，從而導(dǎo)致層數(shù)減少。為了最大限度地提高其設(shè)備的藥物吸收性能，并防止?jié)撛诘?DNA“泄漏”，該團(tuán)隊(duì)因此在測(cè)試前將它們浸泡在 PBS 中，在此期間，他們?cè)隗w外條件下將它們暴露于阿霉素。

與普通晶格相比，研究人員的新型設(shè)備證明能夠捕獲幾乎兩倍數(shù)量的抗癌藥物，每 30 分鐘浸出每平方毫米材料 100 pg 基因組 DNA，導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論，它們代表了“朝著將這些設(shè)備轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用。”

該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中總結(jié)道：“通過設(shè)備方法減少化療中的脫靶毒性具有巨大的意義，并有可能改善我們管理癌癥的方式。” “更一般地說，我們希望這種藥物捕獲的概念可以擴(kuò)展到解決醫(yī)學(xué)中必須應(yīng)對(duì)脫靶毒性的其他問題。”

AM 的副作用緩解設(shè)備

研究人員越來越多地開發(fā)新型 3D 打印材料和方法，以幫助減輕那些接受化療的癌癥患者的痛苦。就在上個(gè)月，科學(xué)家們合作開發(fā)了 3D 打印的胃腸道屏蔽，可有效地將健康口腔和胃細(xì)胞的輻射減少多達(dá) 30%。

在北卡羅來納州立大學(xué)，研究人員為患者在微波熱療過程中佩戴增材制造了乳房放射治療天線。 這些設(shè)備不僅是可定制的，讓佩戴者更舒適，而且它們的介電常數(shù)可以進(jìn)行調(diào)整，以超越傳統(tǒng)設(shè)備。

同樣，浦項(xiàng)科技大學(xué) (POSTECH) 的科學(xué)家們擁有能夠緩解食管炎癥狀的 3D 打印喉嚨支架。 該團(tuán)隊(duì)的啞鈴形裝置基于細(xì)胞衍生的生物墨水，旨在幫助減少放射治療引起的任何口腔炎癥，讓患者吃得更舒服。

研究人員的發(fā)現(xiàn)在他們題為“基于基因組 DNA 涂層的 3D 打印藥物捕獲材料”的論文中有詳細(xì)說明，該論文由 Daryl W Yee、Steven W Hetts 和 Julia R Greer 合著。