药物海绵可以减少癌症治疗的副作用

在血液中插入海绵吸收多余药物的帮助下，医生们希望能够预防中毒性化疗药物的危险副作用，甚至可以提供更高剂量的药物来抵抗像肝癌这样对良性治疗无效的肿瘤。 。

“药物海绵”是一种吸收性聚合物，涂有3D打印的圆柱体，以精确地贴合在静脉中，该静脉携带流出目标器官的血液 - 例如肝癌中的肝脏。在那里，它会吸收任何未被肿瘤吸收的药物，防止其到达并可能使其他器官中毒。

在猪的早期测试中，聚合物包被的药物吸收剂平均占据了64%的肝癌药物 - 化疗剂多柔比星 - 注射到上游。

“外科医生将一根导线拴入血液中并将海绵放入支架中，然后将其放置一段时间进行化疗，可能需要几个小时，”大学化学与生物分子工程教授Nitash Balsara说。加州伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的一名教师科学家。

加州大学旧金山分校的介入放射学家Steven Hetts说：“因为它是一种临时装置，所以FDA批准的标准较低。”他首先向Balsara寻求一种从血液中去除药物的方法。“我认为这种类型的化学过滤器是患者最短途径之一。”

大多数抗癌药物都是有毒的，因此医生在进行化疗时会走一条微妙的路线。剂量必须足以杀死或阻止癌细胞的生长，但不能高到足以对患者的其他器官造成不可挽回的损害。即便如此，化疗通常伴有严重的副作用，包括恶心，呕吐，腹泻和免疫系统的抑制，更不用说脱发和溃疡。

“我们正在围绕肝癌发展，因为它是一个巨大的公共卫生威胁 - 每年有成千上万的新病例 - 我们已经使用动脉内化疗治疗肝癌，”Hetts说。“但如果你考虑一下，你可以对任何肿瘤或任何局限于器官的疾病使用这种方法，并且你想在静脉侧吸收药物，然后才能分泌并引起副作用。我们最终希望在其他器官中使用这项技术来治疗肾脏肿瘤和脑肿瘤。“

加州大学伯克利分校，加州大学旧金山分校和北卡罗来纳大学教堂山分校的Hetts，Balsara及其同事将于1月9日在美国化学学会开放获取的出版物ACS Central Science上发表他们的研究成果。

温和的治疗方法

Hetts是加州大学旧金山分校Mission Bay医院的介入神经放射学主任，他通过将导管穿过血液来直接向肿瘤部位输送化疗药物来治疗眼睛和大脑的肿瘤。这可以为肿瘤提供最大剂量，为身体其他部分提供最少的剂量，最大限度地减少副作用。与直接注入血液中的化疗药物相比，这是一个巨大的进步，这使得药物可以到达并毒害身体的每个部位，并在患者面前对肿瘤进行赌博。然而，通常注射到体内的剂量的一半以上逃离靶器官。

几年前，他开始考虑一项重大改进：过滤从目标器官流出的血液，以去除多余的化学物质，以便更少的药物到达整个身体。

Balsara是一位化学工程师，专门研究用于电池和燃料电池的离子聚合物，是Hetts寻找合适的吸收剂放入血液中的人之一。2016年，前加州大学伯克利分校和伯克利实验室博士后研究员Chelea Chen发现了一种离子聚合物，与燃料电池中使用的聚合物不同，它能有效吸收多柔比星，

“吸收器是标准的化学工程概念，”Balsara说。“吸收剂被用于石油精炼，以去除不需要的化学物质，如硫。从字面上看，我们已经从石油精炼中采用了这一概念并将其应用于化疗。”

这种聚合物使Balsara的团队成为吸收性聚合物的商业版本，这种聚合物更容易获得，Berkeley博士后Hee Jeung Oh花了一年多的时间完善了将聚合物粘附到具有十字交叉支柱的3D打印圆筒上的方法。可以放在一个人的静脉内。

“在静脉中安装气瓶非常重要;如果配合较差，则含有溶解药物的血液将流过气瓶，而不会与吸收剂发生相互作用，”Balsara说。认识到需要为个体患者定制设备，Balsara请求红木城3D打印公司Carbon，Inc。的首席执行官Joseph DeSimone长期合作者的帮助。

在ACS Central Science报道的实验中，Hetts将3D打印装置植入猪的静脉中，并测量在上游注射的多柔比星保留在吸收器的下游。在健康的猪中，大约64%的药物被清除。

Hetts说，他们目前正在进行实验，以确定在健康猪肝出口处实施该装置时吸收了多少药物，尽管真正的测试将在人类中进行，可能需要几年时间。

“这是体内验证的第一级，是的，这种装置将在血液中结合药物，”他说。“但广泛的动物试验不是下一条道路;下一条道路是获得FDA有条件批准进行人体研究，因为在癌症患者身上进行测试更为现实，而不是继续进行测试那些健康肝脏的小猪。“

Hetts说这项技术优于目前正在接受检测的另一种肝癌治疗方法，这需要进行大规模的血管内手术，以便用气球完全阻断肝脏的输出，并将流出的血液转移到外部透析机，在那里药物被移除并且血液回到了身体。

“有很多机会开发出能够以更温和的方式结合药物的微创装置，”他说。

Hetts说，药物海绵可以应用于许多类型的肿瘤和化疗药物，并可能用于治疗其他危险药物，例如对肾脏有毒但需要杀死病原体的高效抗生素。

“我们认为这是一个普遍适用的概念，”他说。