布朗大学的生物医学工程师团队开发了一种新的基于水凝胶的递送系统，该系统可以平衡肿瘤中的酸性环境，并在实验室实验中大大增强其封装的化疗药物的抗癌活性。

                                                                                                                                               图片来源于网络，侵删

　　可注射的水凝胶系统充当药物阿霉素的缓冲剂，并将其直接输送到恶性肿瘤，有助于减少药物不直接释放到目标部位时发生的不良副作用。研究人员表示，这种水凝胶旨在平衡 pH 值水平，有可能显着改善化疗效果，并通过中和肿瘤中的酸水平来降低侵袭性癌症在体内扩散的风险。

　　ACS 应用材料和界面中描述了体外工作。

　　“这项研究的核心是缓解我们在癌症治疗中面临的一些关键问题，”该研究的主要作者、博士生扎赫拉·艾哈迈德 (Zahra Ahmed) 说。布朗实验室工程学助理教授 Vikas Srivastava 的学生。

　　Ahmed 和 Srivastava 解释说，在肿瘤微环境区域，许多因素会对患者预后和化疗效果产生负面影响。主要问题之一是酸中毒，即肿瘤环境变得更加酸性，pH 值急剧下降。

　　对于癌症患者来说，这会增加转移的可能性，从而使癌症扩散到身体的其他部位。它还显着降低化疗的有效性。例如，在酸性环境中，阿霉素(当前领先的化疗药物之一)会经历所谓的离子捕获。从本质上讲，药物被细胞外的酸性环境困住，无法渗透到细胞内部，从而阻止其杀死癌细胞。

　　阿霉素是有毒的，当通过目前的静脉注射实践给药时，它无法区分癌细胞和非癌性健康细胞，从而导致显着的副作用。使这些挑战更加复杂的是，目前没有方法可以直接平衡癌性肿瘤中的酸性 pH 水平。

　　这就是团队设计的水凝胶的用武之地。

　　艾哈迈德说：“我们正在努力开发一种方法，既可以局部输送阿霉素，又可以同时减轻酸中毒。”“为此，我们创建了一种可注射水凝胶，将化疗药物阿霉素的输送与对抗局部地区酸性 pH 值的物质结合起来。在这种情况下，我们使用了碳酸氢钠，这是一种通常用于治疗酸性物质的化合物。消化不良。”

　　对体外乳腺癌细胞进行的初步实验室测试表明该方法有效。水凝胶充当缓冲剂，并使用碳酸氢钠来提高 pH 值，从而使阿霉素杀死癌细胞的化疗能力增加一倍或两到三倍。

　　Srivastava 的研究团队已经在该项目上工作了三年多。他将这项工作描述为在他们开始研究调节酸性肿瘤微环境中的 pH 值之后的逐步进展。

　　布朗学院实验室的 Srivastava 说：“当我们成功地使用水凝胶调节 pH 值时，水凝胶已被证明可以减少某些癌症的转移，然后我们开始研究如何将碳酸氢钠输送系统输送到精确的肿瘤位置。”工程系从事固体力学、软材料和力学生物学的研究。“我们配制了一种可局部递送的可注射水凝胶，并且能够调节肿瘤环境的 pH 值。

　　然后我们想知道是否也可以同时递送化疗药物。我们可以使用相同的递送载体局部递送阿霉素吗?我们以经现在，将所有这些事情结合起来，取得了巨大的效果，并且在体外的两种癌细胞系中显示出了非常有希望的结果。”

　　由于其用途和多功能性不断增长，研究人员选择开发生物相容性水凝胶作为其递送系统。例如，水凝胶可用于制造隐形眼镜、卫生用品以及药物释放和医用敷料。研究人员开发的水凝胶系统在使用前可以在4摄氏度下长期保存，方便实际医疗使用。

　　在这一研究领域的下一步，该团队希望将其组合的 pH 调节和治疗传递水凝胶系统应用于临床前环境，从试管实验到动物实验，并最终进展到人类患者。

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