New multifunctional polymer films as carriers for temozolomide for local treatment of brain glioma

Glejak wielopostaciowy (GBM) jest jednym z najbardziej złośliwych nowotworów ośrodkowego układu nerwowego. Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) glejak wielopostaciowy zaliczany jest do IV stopnia zaawansowania nowotworów mózgu. Do najważniejszych cech glejaka należy duża inwazyjność oraz tendencja do nawrotów. Leczenie pierwszego rzutu GBM polega na resekcji chirurgicznej z pozostawieniem minimalnego marginesu. Radioterapia i chemioterapia stosowane są jako terapie uzupełniające, mające na celu usunięcie pozostałych komórek nowotworowych. Radioterapię i chemioterapię wykorzystuje się także jako terapię drugiego rzutu w przypadku nawrotu choroby. Pomimo tak multimodalnego podejścia mediana przeżycia pacjentów wynosi od 16 do 19 miesięcy. Temozolomid (TMZ) to lek pierwszego rzutu w leczeniu glejaka mózgu. Związek ten zwiększa medianę przeżycia oraz jako jeden z niewielu leków jest w stanie przedostać się do miąższu mózgu pokonując barierę krew mózg. Niemniej głównym problemem w terapii TMZ jest jego krótki okres półtrwania w warunkach fizjologicznych, co wiąże się z potrzebą wielokrotnego podawania dużych dawek narażających chorego na poważne skutki uboczne. W odpowiedzi na wyzwania terapeutyczne związane z leczeniem glejaka mózgu w ramach niniejszej pracy magisterskiej zaproponowano otrzymanie nowych wielofunkcyjnych filmów polimerowych jako nośników do lokalnego dostarczania temozolomidu. W celu nadania zaprojektowanemu systemowi właściwości antybakteryjnych do układu wprowadzono również wankomycynę - antybiotyk o szerokim spektrum działania. Otrzymane materiały poddano ocenie właściwości fizykochemicznych ze szczególnym uwzględnieniem stabilności temozolomidu, profilu uwalniania oraz efektywności enkapsulacji. W pracy zbadano także stopień spęcznienia błon polimerowych. Pomiary dokonano za pomocą spektroskopii UV VIS, dynamicznego rozpraszania światła (DLS), analizy śledzenia nanocząstek (NTA) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM).

Glioblastoma multiforme (GBM) is one of the most malignant neoplasms of the central nervous system. According to the World Health Organization (WHO), glioblastoma is classified as grade IV in brain tumors. The most important features of glioblastoma are high invasiveness and a tendency to relapse. The first-line treatment of glioblastoma is based on the surgical resection with minimal margin. Radiotherapy and chemotherapy are used as complementary therapies to remove any remaining cancer cells. Radiotherapy and chemotherapy are also utilized as a second-line therapy when the disease has returned. Despite such a multimodal approach, median survival ranges of patients are in the range of 16- 19 months. Temozolomide (TMZ) is the first-line treatment for cerebral glioma. This compound increases median survival and is one of the few drugs that can enter the parenchyma of the brain, crossing the blood-brain barrier. However, the main problem in TMZ therapy is its short half-life under physiological conditions. For this reason, repeated administration of high doses is required, which exposes the patient to serious side effects. In response to the therapeutic challenges connected with the treatment of brain glioblastoma, within this master thesis the preparation of novel multifunctional polymer films as carriers for the local delivery of temozolomide was proposed. To provide the designed materials with antibacterial properties, vancomycin, an antibiotic with a broad spectrum of activity, was also introduced into the system.The obtained materials were characterized for physicochemical properties, with particular emphasis on temozolomide stability, release profile, and encapsulation efficiency. The study also investigated the degree of swelling of the polymer films. Measurements were made by means of UV VIS spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), nanoparticle tracking analysis (NTA), and scanning electron microscopy (SEM).