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加州理工學(xué)院和加州大學(xué)舊金山分校的科學(xué)家開發(fā)了載有 DNA的3D打印結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒒熕幬镆龑?dǎo)至受影響的器官并遠(yuǎn)離健康組織。綽號(hào)“化學(xué)過濾器”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。

  該團(tuán)隊(duì) 3D 打印的藥物吸收劑的 SEM 圖像。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周圍組織造成損害之間做出選擇。在開發(fā)出更有針對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)家們在 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)。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，可以使它們在體外藥物捕獲應(yīng)用中更加有效。

  研究人員 3D 打印了 DNA 加載和控制部件。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)因此在測試前將它們浸泡在 PBS 中，在此期間，他們在體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?！?/span>

         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。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)對脫靶毒性的其他問題。”

來源：中國3D打印網(wǎng)

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