Zaawansowane cząsteczki mogą uwalniać leki o określnej porze

mobirank.pl 1 rok temu

Zdjęcie: Uszczelnione mikrocząsteczki, które dostarczają leki uwalniane w czasie, pokazane wewnątrz wąskiego otworu standardowej igły podskórnej

Uszczelnione mikrocząsteczki, które dostarczają leki uwalniane w czasie, mogą wyeliminować problem pominiętych dawek lub nieprawidłowego przyjmowania leków.

Przyjmowanie leków na receptę we adekwatnej dawce we adekwatnym czasie może bezpośrednio wpłynąć na poprawę zdrowia pacjenta. I odwrotnie, pominięcie leków lub nieprzyjmowanie ich zgodnie z wymaganiami może mieć niepożądane skutki. Bioinżynierowie z Rice University są o krok od rozwiązania problemu pominiętych dawek leków, wykorzystując zaawansowaną technologię do stworzenia systemu, który dostarcza leki uwalniane w określonym czasie.

Igła chirurgiczna ARC zastępuje skalpel

Aby zapewnić optymalny efekt terapeutyczny, wymagany jest wskaźnik przestrzegania zaleceń lekarskich wynoszący 80% lub więcej. Szacuje się jednak, iż przestrzeganie przyjmowania długoterminowych leków wynosi około 50%.

Koszty związane z tym, iż ludzie nie przyjmują leków na receptę lub przyjmują je nieprawidłowo, są wysokie i mają nie tylko charakter finansowy. Szacuje się, iż rocznie w samych Stanach Zjednoczonych nieprzestrzeganie zaleceń lekarskich powoduje ponad 100.000 zgonów, do 25% hospitalizacji oraz koszty opieki zdrowotnej w wysokości od 100 do 300 miliardów USD.

Ale naukowcy z Rice University mogą sprawić, iż pominięte dawki leków mogą przejść do przeszłości, dzięki nowej technologii mikrocząsteczek, którą można wykorzystać do opracowania systemu dostarczania leków uwalnianych w określonym czasie.

Wykorzystanie mikrocząstek do rozpuszczania i uwalniania leków nie jest nowym wynalazkiem. Ale naukowcy z Rice wykorzystali druk 3D o wysokiej rozdzielczości i miękką litografię do wytworzenia macierzy ponad 300 nietoksycznych, biodegradowalnych cylindrów — wystarczająco małych, aby można je było wstrzyknąć do organizmu dzięki standardowej igły podskórnej. Naukowcy nazwali tę technologię Particles Uniformly Liquiified and Sealed to Encapsulate Drugs lub PULSED.

Opracowali różne metody umieszczania leków w mikrocylindrach, które są wykonane z PLGA, biodegradowalnego, biokompatybilnego polimeru, który jest już używany w urządzeniach terapeutycznych zatwierdzonych przez FDA. Zmieniając skład PLGA, naukowcy mogli zmienić szybkość uwalniania leku, z 10 dni do prawie pięciu tygodni.

Naukowcy starali się uniknąć „uwalniania pierwszego rzędu”, nierównomiernego dawkowania często obserwowanego przy obecnych metodach kapsułkowania leków.

Częstym wzorcem jest uwalnianie dużej ilości leku wcześnie, pierwszego dnia. A potem w dniu 10 możesz dostać 10 razy mniejszą dawkę niż pierwszego dnia. W większości przypadków jest to naprawdę problematyczne, albo dlatego, iż dawka pierwszego dnia zbliża cię do toksyczności, albo dlatego, iż dostajesz 10 razy mniej – lub choćby cztery lub pięć razy mniej – takie dawkowanie w późniejszych odstępach czasowych może nie wystarczyć, aby leczenie było skuteczne.

— powiedział Kevin McHugh, współautor badania

PULSED można dostosować, aby uniknąć problemu uwalniania pierwszego rzędu, zapewniając stałą dostawę leków. „Dzięki temu [rozwiązaniu] dałbyś im [pacjentowi] jeden zastrzyk i mieliby zapewnione dawkowanie na następne kilka miesięcy” – powiedział McHugh.

Co ważne, badanie wykazało, iż można wytworzyć cząstki o średnicy od 100 do 400 mikronów i załadować je do mikrocylindrów PULSED. Ze względu na swój rozmiar pozostają one na miejscu, aż się rozpuszczą, co jest przydatne do skoncentrowania leczenia farmakologicznego w określonym obszarze ciała.

W przypadku toksycznej chemioterapii przeciwnowotworowej chciałbyś, aby trucizna była skoncentrowana w guzie, a nie w całej reszcie ciała. Nasze mikrocząsteczki pozostaną tam, gdzie je umieścisz. Chodzi o to, aby chemioterapia była bardziej skuteczna i ograniczała jej skutki uboczne poprzez dostarczanie przedłużonej, skoncentrowanej dawki leków dokładnie tam, gdzie są potrzebne.

— powiedział McHugh

Ale odkrycie systemu PULSED nastąpiło prawie przez przypadek. Przy istniejących metodach kapsułkowania PLGA uszczelnienie dużej liczby cząstek okazało się trudne, tak iż koszt produkcji uznano za niepraktyczny.

Badając alternatywne metody uszczelniania, naukowcy zastanawiali się, czy zwykła technika zanurzania mikrocząstek w stopionych polimerach w celu ich uszczelnienia była konieczna. Zamiast tego zawiesili mikrocząstki PLGA nad gorącą płytą, co spowodowało stopienie i samouszczelnienie górnej części cząstek, podczas gdy dno pozostało nienaruszone. Nowa metoda pozwoliła uzyskać spójne, solidne uszczelnienie.

Wcześniejsze badania wykazały, iż kapsułki PLGA mogą dostarczać lek choćby przez sześć miesięcy po wstrzyknięciu. Naukowcy mają nadzieję, iż dzięki dalszym testom PULSED będą w stanie osiągnąć ten sam wynik.

Na poniższym filmie zespół Rice University wyjaśnia, dlaczego opracowano PULSED, jak działa i jak można go wykorzystać w warunkach klinicznych.