Two-photon lithography for fabrication of implantable drug delivery devices

Abstract

This project was undertaken in attempt to improve the efficacy of the drug delivery while avoiding systemic toxicity, designing a novel implantable drug delivery platform for iontophoretic brain cancer therapy. 3D fabrication is fast becoming key instrument in the medical field. Thus, we explored microfabrication of an implantable drug delivery device, concretely using direct laser writing to electrostatically deliver charged cancer drugs into brain tumours, technology which is called iontophoresis – basically relies on the motion of ions in electric fields. This technology avoids pressure-related problems, such as drug reflux and brain oedema formation, encountered with convection enhanced delivery by solely relying on the motion of ions in electric fields. The reason for the interest in iontophoresis is that this technique is very versatile allowing to deliver substances into tissue which are usually impermeable. Additionally, it opens up the possibility to deliver drugs in a targeted fashion directly into the desired tissue instead of administering it systemically which reduces off-target toxicity and allows higher delivery rates than when relying solely on passive diffusion of the drug. Overall, this study strengthens the idea that very precise microdevices can be fabricated using Nanoscribe while meeting the biocompatibility criteria, which opens the door to future applications in other areas such as neurological diseases and other cancer treatments

Aquest projecte es va dur a terme per intentar millorar l'eficàcia del lliurament de fàrmacs, evitant la toxicitat sistèmica, dissenyant una nova plataforma de lliurament de fàrmacs implantables en malalts de càncer cerebral. Concretament es va utilitzar escriptura làser directa per lliurar electrostàticament fàrmacs contra el càncer amb càrrega als tumors cerebrals, tecnologia que s'anomena iontoforesi: bàsicament es basa en el moviment dels ions en camps elèctrics. Aquesta tecnologia evita problemes relacionats amb la pressió, com ara el reflux de fàrmacs i la formació d'edema cerebral. La raó per l'interès de la iontoforesi és que aquesta tècnica és molt versàtil i permet transferir substàncies al teixit que solen ser impermeables. A més, obre la possibilitat de lliurar medicaments de manera específica directament al teixit desitjat en lloc d'administrar-lo d’una forma sistèmica, fet que redueix la toxicitat fora de l'objectiu i permet taxes de lliurament més altes que quan es confia només en la difusió passiva del fàrmac. En general, aquest estudi reforça la idea que es poden fabricar microdispositius molt precisos que compleixen els criteris de biocompatibilitat. Aquest fet obre la porta al futures aplicacions en altres àrees com les malalties neurològiques i altres tractaments contra el càncer