Forscher der Nagoya City University haben mit Hilfe von 3D-Bioprinting ein Arzneimittelabgabesystem entwickelt. Das implantierbare Pflaster entsteht mit dem neu entwickelten Polymerhydrogel, dessen Hauptkomponente Fischgelatine ist. Das Abgabesystem soll dabei helfen kardiotoxischen Auswirkungen zu reduzieren und die Freisetzungsrate zu steuern.

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Forscher der japanischen Nagoya City University haben ein 3D-Bioprint-Arzneimittelabgabesystem entwickelt, das mit Fischgelatine hergestellt wird. Das implantierbare Pflaster entsteht aus neu entwickeltem Polymerhydrogel, dessen Hauptkomponente die Gelatine ist. Das Team versah das Pflaster mit PEGyliertem liposomalem Doxorubicin, das für die Krebsbehandlung eingesetzt wird.

Kardiotoxische Wirkungen reduzieren

Doxorubicin (DOX) hat oft schwerwiegende Auswirkungen auf den Körper, wenn es im natürlichen Zustand eingesetzt wird. Biokompatible Lipidkapseln, sogenannte Liposomen, werden als Wirkstoffträger verwendet und reduzieren die kardiotoxischen Auswirkungen. Außerdem wird die Zirkulationszeit des Arzneimittels im Blutkreislauf verlängert. So können sich die Wirkstoffe besser im Krebsgewebe ansammeln.

Das in der Studie genutzte PEGylierte liposomale Doxorubicin ist ein mit Liposomen umwickeltes Doxorubicin-Paket, das typischerweise bei Brustkrebs, Blasenkrebs und Leukämie eingesetzt wird.

3D-gedruckte Biopatches
Forscher der Nagoya City University haben ein 3D-Bioprint-Arzneimittelabgabesystem entwickelt, das mit Fischgelatine hergestellt wird (Bild © Nagoya City University).

In vivo Freisetzungstests

Mit einem halbfesten Extrusions-3D-Bioprinter entstanden drei verschiedene Patchformen, ein Zylinder, ein Torus (Donut) und Gitterlinien. Das Hydrogel enthielt ein halbsynthetisches Polymer, dessen Hauptbestandteil Fischgelatine war. Diese ist kostengünstig und gerät nicht mit persönlichen oder religiösen Überzeugungen in Konflikt. Die fertigen Patches wurden mit der DOX-Verbindung geladen und das Team bestimmte die Freisetzungsrate für in vivo Freisetzungstests. Gitterlinien erwiesen sich hier als am besten für verzögerte Freisetzung geeignet.

Die Freisetzungsraten ließen sich durch unterschiedliche UV-Belichtungszeiten steuern. Mit zunehmender UV-Exposition nahm die DOX-Freisetzungsrate ab und wurde auf einen niedrigen Prozentsatz begrenzt. Für die Forscher war ihre Arbeit ein Proof-of-Concept. Die Studie trägt den Titel „Fabrication of 3D-Printed Fish-Gelatin-Based Polymer Hydrogel Patches for Local Delivery of PEGylated Liposomal Doxorubicin„.

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