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世界首个3D打印食道支架的技术及材料分析

嘉峪检测网        2021-03-01 08:34

食道癌/食管癌是全球第八大癌症,预计年发病率和死亡率分别超过了572,000和508,000例,亚洲和非洲最高,其5年生存率更低至14%,如存在转移并接受化疗的患者,其中位生存时间更不到1年。约有74%的患者在出现吞咽困难后才就诊,这意味着至少已存在局部的晚期癌症病灶,缺乏早期症状和有效的癌前筛查手段使得食道癌的早期治疗存在很大困难,姑息治疗随之显得极为重要,内镜下植入金属支架即可改善恶性吞咽困难症状并提升生活质量。

 

曾经食道支架使用的是硬质聚乙烯塑料(Self-expanding plastic stents,SEPS),尽管SEPS的成功率较高,但并发症风险也较高,譬如穿孔、移位等;目前较多采用的仍是1990年代引入的,金属合金和耐用的聚合物制成的支架(Self-expanding mental stents, SEMS),当然另外也有球扩,3D打印,可降解的......它也可用于良性疾病,譬如难治性狭窄,由消化道溃疡、放射等引起的狭窄。

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图1 SEMS的各种设计(好奇这个径向支撑力~)

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图2 食道癌患者姑息治疗中,治疗相关死亡(Treatment related death, TRD)的支架干预网络,A 以金属支架为参照;B 以Ultraflex支架为参照;C 以近距离放疗支架为参照;D 以抗反流支架为参照

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图3 荟萃分析显示,与乳胶支架相比,金属支架显著降低了TRD

 

不过今天要说的是2月11日的一则新闻,南澳大利亚大学(University of South Australia)的研究者们开发了世界上第一个3D打印的食道支架,希望能彻底改变化疗药物的递送方式,从而为食道癌患者提供更准确、有效和个性化的治疗。这种新型食道支架由聚氨酯丝制成,并结合了5-氟尿嘧啶(5-FU),是世界首个成功在基质中包含了活性药物成分的3D打印支架。

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图4 第一个载化疗药物3D支架

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图5 通过3D打印实现的支架独特设计和材料

南澳大利亚大学的研究人员开发的此款3D打印支架,通过使用熔融建模技术(Fused deposition modeling,FDM)来储存药物,而长达110天的药物释放期,也可阻滞癌细胞的进一步生长,从而减轻患者吞咽困难的症状。同时该药物支架可在伽马或紫外线照射灭菌后,以及加速储存过程中都表现出良好的稳定性。

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图6 3D打印药物支架的制作和药物释放曲线

不过这倒也并不是首个想在消化道支架上释放化疗药物的尝试,毕竟循环领域的药物支架取得了如此巨大的成功。去年5月,来自同一个团队的研究人员,Paris Fouladian教授等,即发表了一篇关于食管药物洗脱支架不可降解聚合物膜的比较研究,针对多烯紫杉醇DTX,使用三种市售聚合物进行比较,发现Chronosil 聚氨酯(PU)可能是DTX释放的候选polymer,而药物在所有聚合物基质中均匀分散且没有结晶。但是,临床药物释放需要的剂量和持续时间仍有待进一步的研究。(两个B大厂不整整嘛~)

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图7 傅里叶红外光谱显示的DTX在三种膜中的表现,(B)图中,可能存在的药物-聚合物氢键相互作用

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来源:MiHeart