L'Université de Cincinnati a utilisé l'électrofilage coaxial pour créer une fibre fine avec un noyau d'un matériau entouré d'une gaine d'un autre pour traiter les tumeurs cérébrales. Crédit :Joseph Fuqua II/UC Creative Services
Un nouveau processus d'ingénierie peut fournir une dose sûre et efficace de médicament pour les tumeurs cérébrales sans exposer les patients aux effets secondaires toxiques de la chimiothérapie traditionnelle.
Andrew Steckl, professeur à l'Université de Cincinnati, travailler avec des chercheurs de l'Université Johns Hopkins, développé un nouveau traitement pour le glioblastome multiforme, ou GBM, une forme agressive de cancer du cerveau. Le laboratoire de nanoélectronique de Steckl a appliqué un processus de fabrication industrielle appelé électrofilage coaxial pour former des membranes contenant des médicaments.
Le traitement est implanté directement dans la partie du cerveau où la tumeur est enlevée chirurgicalement.
L'étude a été publiée dans La nature Rapports scientifiques .
"La chimiothérapie est essentiellement un traitement du corps entier. Le traitement doit traverser la barrière hémato-encéphalique, ce qui signifie que la dose pour le corps entier que vous obtenez doit être beaucoup plus élevée, " Steckl a déclaré. "Cela peut être dangereux et avoir des effets secondaires toxiques."
Steckl est un éminent chercheur de l'Ohio et professeur de génie électrique au Collège d'ingénierie et de sciences appliquées de l'UC.
L'électrofilage coaxial combine deux matériaux ou plus en une fibre fine composée d'un noyau d'un matériau entouré d'une gaine d'un autre. Ce processus de fabrication permet aux chercheurs de tirer parti des propriétés uniques de chaque matériau pour délivrer une dose puissante de médicament immédiatement ou au fil du temps.
L'associé de recherche principal de l'Université de Cincinnati, Daewoo Han, crée une fibre électrofilée dans le laboratoire de nanoélectronique de l'UC. Crédit :Joseph Fuqua II/UC Creative Services
« En sélectionnant les matériaux de base de la fibre et l'épaisseur de la gaine, nous pouvons contrôler la vitesse à laquelle ces médicaments sont libérés, " a déclaré Steckl.
Les fibres électrofilées peuvent libérer rapidement un médicament pour un traitement à court terme tel que le soulagement de la douleur ou des antibiotiques tandis qu'un médicament ou des médicaments supplémentaires tels que la chimiothérapie sont libérés sur une période plus longue, il a dit.
« Nous pouvons produire un profil de libération de médicament très sophistiqué, " a déclaré Steckl.
Cette percée s'inscrit dans la continuité des travaux menés par des partenaires de recherche et co-auteurs, le Dr Henry Brem et Betty Tyler de l'Université Johns Hopkins, qui en 2003 a développé un traitement par plaquettes administré localement pour les tumeurs cérébrales appelé Gliadel.
Contrairement aux traitements précédents, les fibres électrofilées fournissent une dose plus uniforme dans le temps, a déclaré Daewoo Han, associé de recherche à l'UC, l'auteur principal de l'étude.
"Pour le traitement actuel, la plupart des médicaments sont libérés en une semaine, mais nos disques présentaient la sortie jusqu'à 150 jours, " il a dit.
Le glioblastome multiforme est un cancer du cerveau courant et extrêmement agressif et est responsable de plus de la moitié de toutes les tumeurs cérébrales primitives, selon l'American Cancer Society. Chaque année plus de 240, 000 personnes dans le monde meurent d'un cancer du cerveau.
L'électrofilage coaxial crée une fibre fine avec un noyau d'un matériau entouré d'une gaine d'un autre. Crédit :Joseph Fuqua II/UC Creative Services
La fibre électrofilée créée pour l'étude a fourni un disque en forme de comprimé qui a augmenté la quantité de médicament pouvant être appliquée, réduit la libération en rafale initiale et a amélioré la durabilité de la libération du médicament dans le temps, l'étude a trouvé.
La chimiothérapie utilisant des fibres électrofilées a amélioré les taux de survie dans trois essais sur animaux distincts qui ont examiné la sécurité, toxicité, dégradation et efficacité des membranes.
"Cela représente une évolution prometteuse pour le traitement actuel du GBM, " conclut l'étude.
Bien que cette étude ait utilisé un seul médicament, les chercheurs ont noté que l'un des avantages de l'électrofilage est la possibilité de distribuer plusieurs médicaments de manière séquentielle sur une libération à long terme. Les derniers traitements contre le cancer reposent sur une approche multi-médicaments pour prévenir la résistance aux médicaments et améliorer l'efficacité.
Steckl a déclaré que l'étude est prometteuse pour les traitements d'autres types de cancer.
"Regarder vers l'avant, nous prévoyons d'étudier la thérapie « cocktail » où plusieurs médicaments pour le traitement combiné des cancers difficiles sont incorporés et libérés simultanément ou séquentiellement à partir de nos membranes fibreuses, " a déclaré Steckl.
