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 hydrogel : imprimable en 3D, permet plusieurs tests simultanés...

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MessageSujet: Re: hydrogel : imprimable en 3D, permet plusieurs tests simultanés...   Lun 21 Mar 2016 - 16:39

They look like small, translucent gems but these tiny 'gel' slivers hold the world of a patient's tumour in microcosm ready for trials of anti-cancer drugs to find the best match between treatment and tumour.

The 'gel' is a new 3D printable material developed by QUT researchers that opens the way to rapid, personalised cancer treatment by enabling multiple, simultaneous tests to find the correct therapy to target a particular tumour.

Professor Dietmar W. Hutmacher from QUT's Institute of Health and Biomedical Innovation said the new material was a gelatine-based hydrogel that mimicked human tissue.

The method for producing the gelatine-based hydrogel is published in the journal Nature Protocols.

"Hydrogel is a biomaterial used by thousands of researchers around the globe; gelatine is based on collagen, one of the most common tissues in the human body. We have modified the gelatine to engineer 3D tumour microenvironments," Professor Hutmacher said.

"Our big breakthrough is we can produce this high-quality material on a very large scale inexpensively.

"It is highly reproducible which means we have been able to produce this hydrogel hundreds of times, not just once or twice in the lab, so researchers worldwide will be able to create it."

Professor Hutmacher said the new hydrogel could be used as a 'bioink' to print 3D 'microenvironments' or models of a tumour to test different anti-cancer drugs.

"We will be able to use this hydrogel infused with tumour cells to quickly create a number of models of patient-specific tumours.

"Instead of the sometimes hit and miss chemotherapy that affects every cell in the body this will allow us to test different anti-cancer drugs and different combinations of them all at once so that we can pinpoint an individualised treatment that will hit only the cancer cells.

"It will cut the process of finding a personalised treatment for each patient down to a week or two."

Because the hydrogel can be modified to mimic the firmness of cartilage or softness of breast tissue it can be used to create models for all types of cancer and also for research on stem cells and tissue engineering.

The IHBI research team includes Dr Daniela Loessner, Associate Professor Travis Klein and PhD student Christoph Meinert. The study, Functionalization, preparation and use of cell-laden gelatin methacryloyl-based hydrogels as modular tissue culture platforms was published this week.

The new hydrogel discovery is part of Biofabrication Research led by Professor Hutmacher at IHBI, which launched the world's first Master of Biofabrication, a dual Australian and European master degree.

"We are seeking more students for the masters course at IHBI from all science and technology disciplines," Professor Hutmacher says.

"Biofabrication is the future of medicine. It is a multidisciplinary area of research that requires an understanding of chemistry, physics, biology, medicine, robotics and computer science and we welcome graduates from any of these fields to apply for the master degree."


Ils ressemblent à de petites pierres translucides, mais ces minuscules éclats de 'gel' tiennent le monde de la tumeur d'un patient dans un microcosme prêt pour les essais de médicaments anti-cancéreux pour trouver la meilleure correspondance entre le traitement et la tumeur.

Le 'gel' est un nouveau matériau imprimable 3D développé par des chercheurs QUT qui ouvre la voie au traitement du cancer rapide, personnalisé en permettant plusieurs tests simultanés pour trouver le traitement correct de cibler une tumeur particulière.

Le Professeur Dietmar W. Hutmacher de l'Institut de QUT de la Santé et l'innovation biomédicale a déclaré que le nouveau matériau est un hydrogel à base de gélatine qui imitait les tissus humains.

Le procédé de production de l'hydrogel à base de gélatine est publié dans la revue Nature Protocols.

"L'Hydrogel est un biomatériau utilisé par des milliers de chercheurs du monde entier;. La gélatine est basée sur le collagène, l'un des tissus les plus courants dans le corps humain Nous avons modifié la gélatine à l'ingénieur du microenvironnement de la tumeur en 3D," a déclaré le professeur Hutmacher.

«Notre grande percée est que nous pouvons produire ce matériel de haute qualité sur une très grande échelle à peu de frais.

"Il est hautement reproductible qui signifie que nous avons été en mesure de produire cet hydrogel des centaines de fois, et pas seulement une ou deux fois dans le laboratoire, afin que les chercheurs du monde entier soient en mesure de le créer."

Le professeur Hutmacher a déclaré que le nouveau hydrogel pourrait être utilisé comme une «encre biologique dans un   microenvironnement 3D ou comme des modèles d'une tumeur pour tester différents médicaments anti-cancéreux.

"Nous serons en mesure d'utiliser cet hydrogel infusé avec des cellules tumorales pour créer rapidement un certain nombre de modèles de tumeurs spécifiques au patient.

«Au lieu de la chimiothérapie, qui parfois frappe et manque et qui affecte toutes les cellules dans le corps ce qui nous permettra de tester différents médicaments anti-cancer et différentes combinaisons de tous à la fois afin que nous puissions identifier un traitement individualisé qui frappera uniquement les cellules cancéreuses .

"Il permettra de réduire le processus de trouver un traitement personnalisé pour chaque patient jusqu'à une semaine ou deux."

Étant donné que l'hydrogel peut être modifié de manière à imiter la fermeté du cartilage ou de la douceur du tissu mammaire, il peut être utilisé pour créer des modèles pour tous les types de cancer, ainsi que pour la recherche sur les cellules souches et le génie tissulaire.

L'équipe de recherche comprend IHBI Dr Daniela Loessner, Professeur agrégé Travis Klein et doctorant Christoph Meinert. L'étude, la fonctionnalisation, la préparation et l'utilisation des hydrogels à base de méthacryloyle-gélatine de cellules chargées de plates-formes de culture tissulaire modulaire a été publié cette semaine.

La nouvelle découverte d'hydrogel fait partie de Biofabrication recherche dirigée par le professeur Hutmacher à IHBI, qui a lancé le premier maître du monde de Biofabrication, un double diplôme de master australien et européen.

«Nous cherchons davantage d'étudiants pour les cours de maîtrise à IHBI de toutes les disciplines scientifiques et technologiques», explique le professeur Hutmacher.

"La Biofabrication est l'avenir de la médecine. C'est un domaine de recherche multidisciplinaire qui nécessite une compréhension de la chimie, la physique, la biologie, la médecine, de la robotique et de l'informatique et nous accueillons les diplômés de n'importe quel de ces champs de compétence pour appliquer pour la maîtrise."

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MessageSujet: Re: hydrogel : imprimable en 3D, permet plusieurs tests simultanés...   Mar 25 Aoû 2015 - 15:47

New research led by Wyss Core Faculty member David Mooney, Ph.D., in collaboration with researchers at the Dana-Farber Cancer Institute could potentially yield a new platform for cancer vaccines. Leveraging a biologically inspired sponge-like gel called "cryogel" as an injectable biomaterial, the vaccine delivers patient-specific tumor cells together with immune-stimulating biomolecules to enhance the body's attack againstcancer. The approach, a so-called "injectable cryogel whole-cell cancer vaccine," is reported online in Nature Communications on August 12.

Mooney, who leads a Wyss Institute team developing a broad suite of novel cancer vaccines and immunotherapies, is also the Robert P. Pinkas Family Professor of Bioengineering at the Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences.

His team's latest approach differs from other cancer cell transplantation therapies -- which harvest tumor cells and then genetically engineer them to trigger immune responses once they are transplanted back into the patient's body -- in that the new cryogel vaccine's properties are used to evoke the immune response in a far simpler and more economical way.

Cryogels are a type of hydrogel made up of cross-linked hydrophilic polymer chains that can hold up to 99 percent water. They are created by freezing a solution of the polymer that is in the process of gelling. When thawed back again to room temperature, the substance turns into a highly interconnected pore-containing hydrogel, which is similar in composition to bodily soft tissues in terms of their water content, structure, and mechanics. By adjusting their shape, physical properties, and chemical composition, Mooney's team generated sponge-like, porous cryogels that can be infused with living cells, biological molecules or drugs for a variety of potential therapeutic applications including cancer immunotherapy.

"Instead of genetically engineering the cancer cells to influence the behavior of immune cells, we use immune-stimulating chemicals or biological molecules inserted alongside harvested cancer cells in the porous, sponge-like spaces of the cryogel vaccine," said Mooney.

The cryogels can be delivered in a minimally invasive manner due to their extreme flexibility and resilience, enabling them to be compressed to a fraction of their size and injected underneath the skin via a surgical needle. Once injected, they quickly bounce back to their original dimensions to do their job.

"After injection into the body, the cryogels can release their immune-enhancing factors in a highly controlled fashion to recruit specialized immune cells which then make contact and read unique signatures off the patient's tumor cells, also contained in the cryogels. This has two consequences: immune cells become primed to mount a robust and destructive response against patient-specific tumor tissue and the immune tolerance developing within the tumor microenvironment is broken," said Sidi Bencherif, the study's co-first author and a Research Associate in Mooney's research group.

In experimental animal models on melanoma tumors, results show that utilizing the cryogel to deliver whole cells and drugs triggers a dramatic immune response that can shrink tumors and even prophylactically protect animals from tumor growth. With the pre-clinical success of the new cancer cell vaccination technology, Mooney and his team are going to explore how this cryogel-based method could be more broadly useful to treat a number of different cancer types.

"This promising new approach is a great example of the power of collaboration across disciplines, bringing together expertise from the Wyss Institute and Dana-Farber spanning bioengineering, cancer biology and immunology," said Mooney.

"This new injectable form of this biomaterials-based cancer vaccine will help to expand the cancer immunotherapy arsenal, and it's a great example of how engineering and materials science can be used to mimic the body's own natural responses in a truly powerful way," said Don Ingber, the Wyss Institute's Founding Director, who also is the Judah Folkman Professor of Vascular Biology at Harvard Medical School and Boston Children's Hospital, and Professor of Bioengineering at SEAS.


Une nouvelle recherche dirigée par le membre du corps professoral David Wyss Mooney, Ph.D., en collaboration avec des chercheurs de l'Institut du cancer Dana-Farber pourrait donner une nouvelle plate-forme pour les vaccins contre le cancer. Tirer parti d'un gel de type éponge biologiquement inspiré appelé "cryogel" comme un biomatériau injectable, le vaccin livre des cellules tumorales spécifiques à un patient avec des biomolécules immunostimulantes pour renforcer l'attaque du corps contre le cancer. L'approche appelée, "vaccin cryogel injectable contre le cancer", est rapporté en ligne dans Nature Communications le 12 Août.

Mooney, qui dirige une équipe de l'institute Wyss qui développe une vaste gamme de nouveaux vaccins et d'immunothérapies contre le cancer, est aussi de la famille du professeur Robert P. Pinkas famille de bio-ingénierie à l'École John A. Paulson Harvard de génie et sciences appliquées.

La dernière approche de son équipe se distingue des autres thérapies de transplantation de cellules de cancer - qui récoltent des cellules tumorales puis les refont génétiquement pour déclencher des réponses immunitaires, une fois qu'elles sont transplantées dans le corps du patient - en ce que les propriétés du nouveau vaccin cryogel sont utilisés pour provoquer la réponse du système immunitaire d'une manière beaucoup plus simple et plus économique.

Les Cryogels sont un type d'hydrogel constitué de chaînes polymères hydrophiles réticulés qui peuvent contenir jusqu'à 99 pour cent d'eau. Elles sont créées par congélation d'une solution du polymère qui est en cours de gélification. Lorsque décongelé à nouveau à la température ambiante, la substance se transforme en un hydrogel contenant des pores fortement interconnecté, qui est similaire dans sa composition à l'intégrité physique des tissus mous en termes de leur teneur en eau, de la structure et de leur mécanique. En ajustant leur forme, leurs propriétés physiques, et leur composition chimique, l'équipe de Mooney a généré comme une éponge, des cryogels poreux, qui peuvent être infusées avec des cellules vivantes, des molécules biologiques ou des médicaments pour une variété d'applications thérapeutiques potentielles, y compris l'immunothérapie du cancer.

«Au lieu de modifier génétiquement les cellules cancéreuses à influencer le comportement des cellules immunitaires, nous utilisons des produits chimiques de stimulation immunitaire ou des molécules biologiques insérées aux côtés de cellules cancéreuses récoltés dans les espaces poreux, comme une éponge du vaccin cryogel", a déclaré Mooney.

Les cryogels peuvent être livrés d'une manière minimalement invasive en raison de leur extrême flexibilité et de leur résilience, leur permettant d'être compressés à une fraction de leur taille et injectés sous la peau par l'intermédiaire d'une aiguille chirurgicale. Une fois injecté, ils rebondissent rapidement pour revenir à leurs dimensions originales pour faire leur travail.

"Après l'injection dans le corps, les cryogels peuvent libérer leurs facteurs pour stimuler le système immunitaire de façon très contrôlée pour recruter des cellules immunitaires spécialisées qui font ensuite contact et lisent leurs signatures uniques hors des cellules tumorales du patient, aussi contenues dans les cryogels. Cela a deux conséquences : les cellules immunitaires deviennent prêtes à monter une réponse robuste et destructrice contre le tissu tumoral spécifique du patient et la tolérance immunitaire en développement dans le microenvironnement de la tumeur est brisé », a déclaré Sidi Bencherif, co-premier auteur de l'étude et chercheur associé au sein du groupe de recherche de Mooney.

Dans les modèles animaux expérimentaux sur des tumeurs de mélanome , les résultats montrent que l'utilisation de la cryogel pour fournir des cellules entières et des médicaments déclenche une réponse immunitaire spectaculaire qui peut réduire les tumeurs et même la prophylactique (1) pour protéger les animaux contre la croissance tumorale. Avec le succès pré-clinique de la nouvelle technologie de vaccination de la cellule cancéreuse, Mooney et son équipe vont explorer comment cette méthode basée cryogel-pourrait être plus largement utile pour traiter un certain nombre de différents types de cancer.

«Cette nouvelle approche prometteuse est un excellent exemple de la puissance de la collaboration entre les disciplines, réunissant l'expertise de l'Institut Wyss et Dana-Farber enjambant la bio-ingénierie, la biologie du cancer et de l'immunologie", a déclaré Mooney.

"Cette nouvelle forme injectable de ce vaccin contre le cancer à base de biomatériaux-contribuera à élargir l'arsenal de l'immunothérapie du cancer, et il est un excellent exemple de la façon dont l'ingénierie et de science des matériaux peuvent être utilisées pour imiter propres les réponses naturelles de l'organisme d'une manière vraiment puissant", a déclaré Don Ingber, directeur et fondateur de l'Institut Wyss, qui est aussi le Judah Folkman professeur de biologie vasculaire à la Harvard Medical School et de l'Hôpital pour enfants de Boston, et professeur de bio-ingénierie à SEAS.

1 prophylactique : Qui préserve la santé de tout ce qui pourrait lui être nuisible.

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MessageSujet: Re: hydrogel : imprimable en 3D, permet plusieurs tests simultanés...   Jeu 21 Aoû 2008 - 10:55

(Aug. 20, 2008) — Chemical engineers from Johns Hopkins University have broken the "mucus barrier," engineering the first drug-delivery particles capable of passing through human mucus — regarded by many as nearly impenetrable — and carrying medication that could treat a range of diseases.

Les ingénieurs chimistes ont "briser la barrière des muqueuses". On va pouvoir faire pénétrer les médicaments à travers les muqueuses du coprs humain ce qui semblait autrefois impossible.

Those conditions include lung cancer, cervical cancer and cystic fibrosis, the research noted in a presentation scheduled for the 236th National Meeting of the American Chemical Society.

Ça inclut le cancer du et celui du

"We studied the properties of disease-causing viruses that evolved to infect mucosal surfaces to engineer a coating that enables our drug delivery particles to penetrate mucus layers in minutes. In our new work, we have improved the coatings considerably to allow faster penetration for a wider array of particle sizes," says lead presenter Samuel K. Lai, Ph.D.

La muqueuse sera pénétrer en quelques minutes grâce à de nouveaux produits de recouvrement des particules médicamenteuses.

Mucus, the slippery secretion lining the lung airways, surface of the eye, gastrointestinal tract, and female reproductive tract, may seem delicate. But it is a tenacious barrier, effectively keeping out most pathogens and limiting infections.

Le poumon, la surface de l'oeil et l'utérus féminin peuvent paraitre des tissus délicats mais ils représentent aussi des tissus solides et durs à dépasser.

"Mucus has evolved to be a highly efficient barrier," says Justin Hanes, professor of chemical & biomolecular engineering at Johns Hopkins University, the lead investigator of the study. "For example, we constantly inhale particles into our lungs, but they typically stick to mucus rather than penetrate it. Particles that stick are removed rapidly from the lungs on a mucus 'conveyor belt,' and are swallowed and sterilized in the gut. Mucus barriers protect us from constant infection, as well as everyday things like the millions of particles in the black cloud emitted from a bus when it takes off from a stop."

Unfortunately, mucus also prevents the passage of many beneficial drugs. And when the mucus gets thicker — most notably in diseases like chronic sinusitis, cystic fibrosis and chronic obstructive pulmonary disorder — drug treatment of the lungs and other mucus-lined areas becomes more difficult.

Lai explained that coating drug-loaded nanoparticles with an inexpensive polymer material allows particles to pass through the mucus linings. With this mucus-penetrating mechanism, drugs could be delivered locally and with enhanced durations to treat diseases at mucosal surfaces. In collaboration with Richard Cone, professor of biophysics at Johns Hopkins, the work also opens the door to more targeted drug delivery – including improved chemotherapy for cervical and lung cancer patients.

For inspiration in their quest to breech mucus, Hanes and colleagues took a lesson from Mother Nature — specifically viruses capable of infecting mucosal surfaces. Some of these viruses were able to pass through the dense, net-like mesh of mucus as if it were water.

The researchers found that the spaces between the "threads" of the mucus mesh were much larger than previously thought, providing an opportunity for drug particles that do not adhere to mucus to pass through and avoid rapid clearance .

"If a particle is small enough and not adhesive, then it can get through the mucus net – that's how some viruses penetrate mucus barriers," says Hanes.

The team found that a polymer known as polyethylene glycol, or PEG, could coat individual drug particles and imbue them with the same properties as these mucus-breeching viruses. "PEG is one of the most widely used polymers for therapeutic applications," Lai explains. It's an FDA approved polymer that's been in use in humans for over 25 years – it's known to be very safe."

By encapsulating drugs in mucus-penetrating particles, drug companies could expand the realm of treatment options for many diseases. "For example, cervical cancer patients could locally apply chemo drugs inside mucus-penetrating particles, which would then deliver the drug locally in the female reproductive tract at efficient concentrations over prolonged periods of time, instead of delivering it everywhere else in the body. That could drastically reduce the side effects as well as prolong the presence of drugs at the target site," says Lai.

And in the case of patients with cystic fibrosis —which causes thick mucus buildup in the lungs — mucus-penetrating drugs could create more effective therapies to fight the disease. This could improve the quality of life for 70,000 cystic fibrosis sufferers worldwide.

"Eventually, we seek to engineer systems where a drug could be delivered to a specific tissue or set of cells anywhere in the body – we want to make that possible."
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MessageSujet: hydrogel : imprimable en 3D, permet plusieurs tests simultanés...   Mar 13 Nov 2007 - 14:43

A new drug-delivery system for cancer of the brain -- one of the most difficult cancers to treat -- has the potential to carry anticancer drugs 10 times deeper into tumors than conventional medications, researchers in Connecticut and New York report.

Un nouveau système pour transporter le médicament dans le cerveau a l epotentiel de tranporter le médciament 10 fois plus profond dans la tumeur que la médciation conventionnelle.

Implants with anticancer drugs inside plastic or polymer material have been used for years to treat brain tumors, which occur in people of all ages but are the leading cause of cancer-related death in patients under age 35.

Les implants avec des médicaments dans du plastic ou du polymer ont été utilisé depuis des années pour traiter le cancer du qui arrive chez les gens de tout âge mais sont la cause principale des morts chez les patients sous 35 ans.

Although this method delivers high doses of medication to the tumor, there's a need for a drug that penetrates deeper into the brain tissue to kill tumors. Most drugs diffuse barely a few millimeters from the implant site, the researchers say.

Même si cette méthode livre de grandes doses de médicaments à la tumeur, il y a un besoin pour un médicament qui pénétrerait plus profond dans le cerveau pour tuer les tumeurs. La plupart des médicaments se diffusent aeulement à quelques millimètres de l'implant.  

In the new study, Mark Saltzman and colleagues showed that linking the anticancer drug campothecin (CPT) to the polymer polyethylene glycol (PEG), increased drug diffusion to more than a centimeter from the implant site.

dans une nouvelle étude, les chercheurs ont montré que le médicament CPT enrobéde polymer glycol (PEG) augmentait la diffusion ç plus D'un centimètre du site de l'implant.

They also identified a promising CPT-PET compound that could deliver 11 times more medication to the tumor than the plain drug alone. For patients, those advantages could substantially improve chances for successful treatment, the researchers indicate.

Ils ont aussi identifié une molécule CPT_PET qui pourrait délivrer le médicaments 11 fois plus de médication à la tumeur que le médicament seul. Pour les patients cela représente beaucoup.

Dernière édition par Denis le Lun 21 Mar 2016 - 16:41, édité 3 fois
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