En ny ingenjörsprocess kan leverera en säker och effektiv dos av medicin för hjärntumörer utan att utsätta patienter för toxiska biverkningar från traditionell kemoterapi.

University of Cincinnati professor Andrew Steckl, som arbetar med forskare från Johns Hopkins University, utvecklat en ny behandling för glioblastoma multiforme, eller GBM, en aggressiv form av hjärncancer. Steckls Nanoelectronics Laboratory tillämpade en industriell tillverkningsprocess som kallas koaxiell elektrospinning för att bilda läkemedelsinnehållande membran.

Behandlingen implanteras direkt i den del av hjärnan där tumören avlägsnas kirurgiskt.

Studien publicerades i Natur Vetenskapliga rapporter .

"Kemoterapi är i huvudsak helkroppsbehandling. Behandlingen måste komma igenom blod-hjärnbarriären, vilket betyder att hela kroppens dos du får måste vara mycket högre, "Steckl sa." Detta kan vara farligt och ha giftiga biverkningar. "

Steckl är Ohio Eminent Scholar och professor i elektroteknik vid UC's College of Engineering and Applied Science.

Koaxial elektrospinning kombinerar två eller flera material till en fin fiber som består av en kärna av ett material omgiven av en mantel av ett annat. Denna tillverkningsprocess gör det möjligt för forskare att dra nytta av de unika egenskaperna hos varje material för att leverera en potent dos medicin omedelbart eller över tid.

"Genom att välja basmaterial i fibern och tjockleken på manteln, vi kan kontrollera hastigheten med vilken dessa droger frigörs, "Sa Steckl.

De elektrospunna fibrerna kan snabbt släppa ut ett läkemedel för kortvarig behandling, såsom smärtlindring eller antibiotika medan ytterligare ett läkemedel eller läkemedel som kemoterapi frigörs under en längre period, han sa.

"Vi kan producera en mycket sofistikerad läkemedelsfrisättningsprofil, "Sa Steckl.

Genombrottet är en fortsättning på arbete som utförs av forskningspartners och medförfattare Dr. Henry Brem och Betty Tyler vid Johns Hopkins University, som 2003 utvecklade en lokalt administrerad waferbehandling för hjärntumörer som heter Gliadel.

Till skillnad från tidigare behandlingar, elektrospunna fibrer ger en mer enhetlig dos över tiden, sa UC-forskare Daewoo Han, studiens huvudförfattare.

"För den aktuella behandlingen, de flesta droger släpps inom en vecka, men våra skivor presenterade releasen i upp till 150 dagar, " han sa.

Glioblastoma multiforme är en vanlig och extremt aggressiv hjärncancer och ansvarar för mer än hälften av alla primära hjärntumörer, enligt American Cancer Society. Varje år mer än 240, 000 människor världen över dör av hjärncancer.

Den elektrospunna fibern som skapades för studien gav en tablettliknande skiva som ökade mängden medicin som kan appliceras, sänkte den initiala sprängfrisättningen och förbättrade hållbarheten för läkemedelsfrisättningen över tid, fann studien.

Kemoterapi med elektrospunna fibrer förbättrade överlevnadsgraden i tre separata djurförsök som undersökte säkerheten, giftighet, membrannedbrytning och effektivitet.

"Detta representerar en lovande utveckling för den nuvarande behandlingen av GBM, "avslutade studien.

Medan denna studie använde ett enda läkemedel, forskare noterade att en fördel med elektrospinning är möjligheten att dosera flera läkemedel i följd över en långsiktig frisättning. De senaste cancerbehandlingarna är beroende av en metod för flera läkemedel för att förhindra läkemedelsresistens och förbättra effektiviteten.

Steckl sa att studien lovar behandling av andra typer av cancer.

"Blickar framåt, vi planerar att undersöka 'cocktail' terapi där flera läkemedel för den kombinerade behandlingen av svåra cancer införlivas och släpps antingen samtidigt eller sekventiellt från våra fibermembran, "Sa Steckl.