Enhanced Drug Delivery to Solid Tumors via Drug-Loaded Nanocarriers: An Image-Based Computational Framework
Notice bibliographique
Résumé
OBJECTIVE: Nano-sized drug delivery systems (NSDDSs) offer a promising therapeutic technology with sufficient biocompatibility, stability, and drug-loading rates towards efficient drug delivery to solid tumors. We aim to apply a multi-scale computational model for evaluating drug delivery to predict treatment efficacy. METHODOLOGY: Three strategies for drug delivery, namely conventional chemotherapy (one-stage), as well as chemotherapy through two- and three-stage NSDDSs, were simulated and compared. A geometric model of the tumor and the capillary network was obtained by processing a real image. Subsequently, equations related to intravascular and interstitial flows as well as drug transport in tissue were solved by considering real conditions as well as details such as drug binding to cells and cellular uptake. Finally, the role of periodic treatments was investigated considering tumor recurrence between treatments. The impact of different parameters, nanoparticle (NP) size, binding affinity of drug, and the kinetics of release rate, were additionally investigated to determine their therapeutic efficacy. RESULTS: Using NPs considerably increases the fraction of killed cells (FKCs) inside the tumor compared to conventional chemotherapy. Tumoral FKCs for two-stage DDS with smaller NP size (20nm) is higher than that of larger NPs (100nm), in all investigate release rates. Slower and continuous release of the chemotherapeutic agents from NPs have better treatment outcomes in comparison with faster release rate. In three-stage DDS, for intermediate and higher binding affinities, it is desirable for the secondary particle to be released at a faster rate, and the drug with slower rate. In lower binding affinities, high release rates have better performance. Results also demonstrate that after 5 treatments with three-stage DDS, 99.6% of tumor cells (TCs) are killed, while two-stage DDS and conventional chemotherapy kill 95.6% and 88.5% of tumor cells in the same period, respectively. CONCLUSION: computational modeling of treatment responses and has the potential to aid oncologists with personalized treatment plans towards more optimal treatment outcomes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».