目前，原发性肝癌是我国第 4 位常见恶性肿瘤及第 2 位肿瘤致死病因，严重威胁着人们的生命和健康，犹如阴云般笼罩在个人和家庭的上空，给其带来了沉重的身心负担。
以往抗击肝癌手段主要是对未到病情晚期的肝癌患者采取手术切除术，然而，残留的微小肿瘤细胞仍有可能导致疾病复发。先前研究显示，多达 46% 的患者在切除后的肝脏边缘检测到残留细胞。令人痛心的是，肝癌的预后面临着巨大的挑战性，存活率非常低！
因此，医生和科研人员们孜孜不倦地寻求着攻克癌症的良方。除了利用辅助化疗手段以提高肝癌患者的生存率，局部给药系统（DDS）联合3D 打印技术正如一颗冉冉升起的新星，给患者们带来了生命的曙光和希望！
近日，澳大利亚阿德莱德大学 Sanjay Garg 教授团队在International Journal of Pharmaceutics杂志发表研究论文Printing a cure: A tailored solution for localized drug delivery in liver cancer treatment，该研究在全世界范围内首次证明，装载有量身定制剂量的抗癌药物 5-氟尿嘧啶（5FU）和顺铂（Cis，cisplatin）的凝胶制作而成 3D 打印薄膜，缓释时间长达 23 天，能够高效杀灭超过 80% 的肝癌细胞，显著降低复发率，同时极大减少了传统化疗带来的全身性副作用。该项突破性的研究进展，不仅为肝癌患者带来福音，也为卵巢癌、头颈癌等多种癌症的治疗提供了新的技术支持!
研究内容和结果
以往研究显示，5-氟尿嘧啶（5FU）与顺铂（Cis）联合用药治疗肝癌的效率较高，该组合曾以水凝胶的形式共同配制用于胃癌术中化疗。尽管在几种癌症类型中使用5-氟尿嘧啶（5FU）和顺铂（Cis），对于抗癌效果有所改善，但尚未建立关于剂量和给药方法的一致方案，每种治疗方式涉及到的剂量和给药方法各不相同。
目前，医疗领域有几种制造凝胶薄膜的方法，包括溶剂铸造、静电纺丝和热熔挤压。然而，由于癌症的异质性，构造一种不同于“一刀切”的新方法对于复杂的抗癌疗程是极其必要的。近年来，3D 打印技术的采用在抗癌领域获得了实质性的突破，它能够提供个性化和定制化的治疗方案，以满足个别患者的特殊需求。
为解决上述问题，研究人员开发了一种术后化疗装载膜结构--3D 打印膜，其是由装载了量身定制剂量的抗癌药物 5-氟尿嘧啶（5FU）和顺铂（Cis）的凝胶所制成，能被放置在癌症所移除的确切手术位点，从而将药物靶向定位到受影响的病灶区域，进而精准打击可能残存的癌细胞，同时还能有效地限制传统化疗所产生的不良副作用。
在本研究中，该团队利用先进的 3D 打印技术，包括定制薄膜几何形状、调节药物释放曲线，以及添加或去除活性成分。3D 打印药物不同的结构，有不同的缓释时间曲线。每层薄膜的填充模式不同，第 1 层和第 2 层分别为网格状和蜂窝状。研究团队发现不同的填充图案在打印时可提供最佳的设计，稳定地保持了薄膜的结构，通过尝试不同填充比例可调节药物释放。经测试，薄膜第 1 层压力为 35-55 kPa，第 2 层压力为 40-60 kPa。
如此按需定制药物释放曲线和膜结构，能够有效确保药物精确递送，减少对血液系统的负担，减少高剂量的药物给患者带来严重的副作用，为每位患者提供个性化的治疗方案。
Garg 教授指出，这种量身定制的用药策略是提高癌症治疗效率的关键，针对癌症的多样性，传统的标准化治疗已不再适用。这种 3D 打印薄膜展现了长达 23 天的药物控释能力，不仅保障持续治疗效果，而且其生物降解特性避免了二次手术的需求，使治疗过程更加人性化。此外，该研究还通过对 3D 打印工艺的绿色度进行优化，根据指标的得分进行评价和修改，使其对环境更加友好！
研究展望
3D 打印技术又称为“增材制造”或“快速成型”技术，是一种指以三维模型数据为基础，利用打印头、喷嘴或其他打印技术，通过材料堆积的方式制造零件或实物的工艺。目前，3D 打印技术发展得如火如荼，在生物医药应用领域一枝独秀，吸引着人们越来越多的关注。
2024 年 2 月 1 日，威斯康星大学麦迪逊分校张素春团队在Cell Stem Cell杂志发表研究论文3D bioprinting of human neural tissues with functional connectivity。该研究利用水平打印方式将脑细胞（iPSC 分化而来的神经元）放置在更柔软的“生物墨水”凝胶中，开发出了第一个 3D 打印的功能性人脑组织，其中神经元和胶质细胞在组织层内和层间形成功能连接，可以像典型的人脑组织一样生长和发挥作用，有机地实现对细胞类型和排列进行控制，这是大脑类器官所不具备的，给研究大脑和治疗广泛的神经系统和神经发育障碍（例如阿尔茨海默病和帕金森病）提供了新的技术支持！
让我们对类似 3D 打印技术的新兴医疗宠儿拭目以待，愿医生和科学家们早日攻克恶疾，还人类以健康平安！
参考文献：
[1] Souha H Youssef, Raja Ganesan, Marzieh Amirmostofian, et al. Printing a cure: A tailored solution for localized drug delivery in liver cancer treatment, International Journal of Pharmaceutics (2024). DOI: 10.1016/j.ijpharm.2024.123790
[2] Yan Y, Li X, Gao Y, et al. 3D bioprinting of human neural tissues with functional connectivity. Cell Stem Cell. 2024;31(2):260-274.e7. doi:10.1016/j.stem.2023.12.009