Injicerbar "självhälsande" hydrogel kan erbjuda en enklare form av långsiktig läkemedelsleverans


Injicerbar

En ny studie publicerad i Naturkommunikation Avslöjar hur forskare har skapat en injicerbar hydrogel som kan leverera droger över specifika tidsperioder, vilket eliminerar den kirurgiska implantationen som krävs med befintliga hydrogeler. Forskarna säger att den nya hydrogelen kan hjälpa till att behandla ett antal sjukdomar, inklusive makuladegenerering, hjärtsjukdom och cancer.

Dessa bilder visar strukturen hos den nybildade hydrogelen vid olika förstoringar.

Bildkredit: Mark Tibbitt

Användningen av geler för att leverera droger är ett ökande intresseområde för forskare. Medan konventionella flytande lösningar tillåter droger att dispergeras genast i kroppen, kan gelbaserade lösningar frisätta droger över långa perioder.

Dessutom kan geler gjutas i vissa former, vilket tillåter läkemedelsleverans till specifika delar av kroppen. Men det finns ett problem med nuvarande läkemedelsavgivande geler; En gång gjuten kan de inte omformas, vilket innebär att de ofta behöver implanteras med kirurgi.

Forskargruppen - med ledning av Mark Tibbitt från Koch-institutet för integrerad cancerforskning vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) - utarbetades för att ta itu med detta problem.

Hydrogel tillverkad av polymerhaltiga nanopartiklar och cellulosa

Enligt Tibbitt och kollegor har forskare tidigare skapat hydrogeler med hjälp av kemiska kopplingar mellan polymerer - långa kedjor av molekyler - som är irreversibla.

Forskarna noterar att medan sådana geler är extremt hårda - en funktion som behövs för att klara av långvarig användning - kan det vara mycket svårt att ändra sin form när de är gjutna.

Tidigare har forskare försökt att hantera denna fråga genom att utveckla proteiner som monteras i hydrogeler av sig själva, men MIT-teamet säger att en sådan process är komplex. I sin studie antog de ett enklare tillvägagångssätt.

Forskarna använde nanopartiklar som består av PEG-PLA-sampolymerer, vilka används i stor utsträckning för läkemedelsavgivning. För att bilda sin nya hydrogel kombinerade forskarna dessa PEG-PLA-sampolymerer med en annan polymer som kallas cellulosa.

Eftersom de flesta nanopartiklar har en svag bindning med polymerkedjor, var förbindelsen mellan PEG-PLA-sampolymerinnehållande nanopartiklar och cellulosa lös. Som sådan kan varje anslutning mjukna under fysisk stress, så att hydrogelen kan injiceras genom en spruta.

Men när sådan stress är frånvarande bildar nanopartikeln och cellulosa nya förbindelser, vilket betyder att dess seghet återställs.

"Nu har du en gel som kan förändras form när du applicerar stress på det och då kan det återläkas när du slappna av de här krafterna. Det gör att du kan klämma den genom en spruta eller en nål och få den in i Kropp utan operation ", förklarar Tibbitt.

Ny hydrogel kan leverera två droger samtidigt

Laget noterar att eftersom hydrogelen består av två komponenter, kan den användas för att leverera två olika droger samtidigt.

PEG-PLA-sampolymererna har förmågan att bära och leverera hydrofoba småmolekylära läkemedel, såsom de som används för kemoterapi, medan polymerer som cellulosa kan bära hydrofila molekyler, såsom antikroppar och tillväxtfaktorer - läkemedel som stimulerar celltillväxt.

Vid injektion av hydrogelen under musens hud fann teamet att det effektivt levererades ett hydrofobt och ett hydrofilt läkemedel under en period av flera dagar.

Inte bara kan hydrogelet erbjuda riktade läkemedelsleveranser, säger forskarna att varje del av gelén kan modifieras så att varje läkemedel kan levereras i olika takt, vilket innebär att det kan skräddarsys efter en patients individuella behov.

Laget undersöker för närvarande hur den nya hydrogelen kan användas för att leverera antiangiogenesmediciner för att behandla makuladegenerering - en ögonsjukdom som drabbar mer än 10 miljoner människor i USA.

För närvarande får patienter med makuladegenerering en månadsspruta med anti-angiogenesläkemedel, vilka arbetar genom att minska tillväxten av synskador i blodkärlen. MIT-teamet anser att den nya hydrogelen kan användas för att leverera dessa läkemedel under flera månader, vilket kan begränsa behovet av injektioner.

Eftersom den nya hydrogelen kan leverera tillväxtfaktorer, säger forskarna att det också kan vara effektivt för reparation av skadad hjärtvävnad efter hjärtattack.

Dessutom kan det användas för att behandla cancerpatienter efter kirurgisk avlägsnande av tumörer. Teamet förklarar att gelén kan vara laced med en kemikalie som lockar kvarvarande cancerceller mot den, tillsammans med ett kemoterapi läkemedel som förstör cancercellerna, vilket minskar risken för återfall av cancer.

Förra månaden, Medical-Diag.com Rapporterade om en annan studie publicerad i Naturkommunikation , I vilken forskare detaljerat utvecklingen av en "utlösad" läkemedelsleveransmekanism med hjälp av nanopartiklar.

Sesame Seeds for Knee Osteoarthritis (Video Medicinsk Och Professionell 2019).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik