Tässä vuoden 2009 artikkelissa kuvataan nanoteknologian ja farmakologian alojen meneillään olevia pyrkimyksiä luoda nanohiukkasten avulla lääkkeiden jakelumenetelmiä, jotka voivat mahdollisesti aiheuttaa DNA-vaurioita ja muita riskejä.Vuonna 2022 kaikki voivat omin silmin todeta, että pitkään käynnissä olleet agendat ovat todellisuutta.
Tutkijat loivat pienen implantoitavan laitteen, joka kapseloi lääkkeen erityisesti suunniteltuun kalvoon, johon on upotettu magneettisia rautaoksidinanohiukkasia.
Näissä menetelmissä käytetään ärsykkeitä, kuten implantoitua lämmönlähdettä tai implantoitua elektronista sirua, lääkkeen vapautumisen käynnistämiseksi implantoidusta säiliöstä. Toistaiseksi mikään näistä menetelmistä ei pysty suorittamaan luotettavasti kaikkia tarvittavia toimintoja: annostelun toistuvaa käynnistämistä ja sammuttamista, tasaisten annosten antamista ja annosten säätämistä kunkin potilaan tarpeiden mukaan.
Useat vakavat sairaudet, kuten syöpä, diabetes ja krooninen kipu, edellyttävät lääkkeitä, joita ei voi ottaa suun kautta, vaan niitä on annosteltava ajoittain, tarpeen mukaan ja pitkän ajan kuluessa.
Ulkoisen, vaihtelevan magneettikentän käyttö lämmittää magneettisia nanohiukkasia, jolloin kalvon geelit lämpenevät ja romahtavat väliaikaisesti. Tämä luhistuminen avaa huokoset, joiden läpi lääke pääsee elimistöön. Kun magneettikenttä kytketään pois päältä, kalvot jäähtyvät ja geelit laajenevat uudelleen, jolloin huokoset sulkeutuvat ja lääkkeen antaminen pysähtyy. Implantoitua elektroniikkaa ei tarvita.
”Olemme kehittäneet implantoitavan järjestelmän, joka voi vapauttaa lääkettä tarpeen mukaan ja toistettavasti aina, kun potilas — tai muu käyttäjä — haluaa, niin kauan kuin on tarpeen, ja halutulla intensiteetillä kehon ulkopuolisen laukaisimen — tässä tapauksessa värähtelevän magneettikentän – avulla”, Daniel Kohane kertoi Nanowerk Spotlight Journalille.
”Useimmat aiemmin suunnitelluista järjestelmistä saattoivat johtaa vain yhteen laukaisutapahtumaan, tai niihin liittyi istutettuja laukaisujärjestelmiä tai liittimiä ulkomaailmaan”, hän lisäsi.
Kohane, Harvard Medical Schoolin anestesiologian apulaisprofessori ja Bostonin lastensairaalan tehohoitolääketieteen vanhempi apulaisprofessori, ja hänen ryhmänsä ovat raportoineet havainnoistaan Nano Letters -lehden tuoreessa numerossa (”A Magnetically Triggered Composite Membrane for On-Demand Drug Delivery”).
Kohane selitti, että komposiittikalvopohjaisilla lääkkeenjakelulaitteilla on mahdollisuus lisätä huomattavasti lääkehoidon joustavuutta ja parantaa potilaiden elämänlaatua tarjoamalla toistuvaa, pitkäaikaista ja tilauksesta tapahtuvaa lääkkeenjakelua erilaisissa lääketieteellisissä sovelluksissa, kuten kivunhoidossa (paikallinen tai systeeminen anestesia), paikallisessa sytostaattihoidossa ja insuliinin jakelussa.
Kohanen työryhmän kehittämä kalvo koostuu etyyliselluloosasta (kalvotuki), superparamagneettisista magnetiitti-nanohiukkasista (laukaiseva yksikkö) ja lämpöherkästä poly(N-isopropyyliakryyliamidiin) (PNIPAM) perustuvasta nanogeelistä (kytkentäyksikkö).
Kalvot valmistettiin rinnakkaishaihduttamalla siten, että nanogeeli ja magnetiitti-nanohiukkaset olivat sulautuneet etyyliselluloosaan muodostaen oletettavasti epäjärjestyksessä olevan verkoston. Tehokkaan in vivo -laukaisun helpottamiseksi nanogeelit suunniteltiin niin, että ne pysyivät paisuneina (eli ”off”-tilassa) ruumiinlämmössä.
Ärsykkeisiin reagoiva lääkkeenjakelukalvo, joka laukaisee in vitro-järjestelmän
”Kun asetimme kalvoon upotetut magneettiset nanohiukkaset ulkoiseen värähtelevään magneettikenttään, ne kuumenivat induktiivisesti”, Kohane selittää.
”Magnetiitti-induktiolämmityksen tuottama lämpö siirtyi viereisiin lämpöherkkiin nanogeeleihin, jolloin nanogeelit kutistuivat ja mahdollistivat lääkkeen diffuusion ulos laitteesta. Kun sammutimme magneettikentän, nanogeelit jäähtyivät, jolloin ne turpoavat uudelleen, jolloin lääkkeen virtaus loppuu ja kalvohuokoset täyttyvät uudelleen”, hän lisäsi.
Tutkijat havaitsivat 10-20-kertaisen eron virtauksessa pois- ja päällä-tilojen välillä. Lisäksi voitiin suorittaa useita päälle- ja pois-syklejä ilman, että kalvon läpäisevyys muuttui merkittävästi pois päältä -tilassa.
Toiminta ei tapahdu välittömästi, mutta se oli paljon nopeampaa kuin irtotavarana olevien, toisiinsa tunkeutuvien hydrogeeliverkostojen kohdalla. Laitteet kytkeytyivät päälle vain 1-2 minuutin viiveellä sen jälkeen, kun liuoksen lämpötila oli saavuttanut 40 °C, ja kytkeytyivät pois päältä 5-10 minuutin viiveellä sen jälkeen, kun ärsyke oli sammutettu.
Kohane huomautti, että toistettavuus on selvästi keskeinen näkökohta tämäntyyppisissä laitteissa, erityisesti sellaisten lääkkeiden kohdalla, joiden terapeuttinen indeksi on kapea.
”Olemme osoittaneet erinomaisen toistettavuuden neljän magneettisesti indusoidun syklin aikana”, hän sanoi.
”Enimmäismäärä syklejä, joiden aikana toistettavuus voidaan säilyttää, on vielä määrittelemättä, samoin kuin syklien määrä, joiden aikana se on säilytettävä. Jälkimmäinen riippuu suurelta osin erityisestä kliinisestä käyttöaiheesta ja hoidon odotetusta kestosta. Jotkin laitteet on ehkä laukaistava vain muutamia kertoja, kun taas toiset – esimerkiksi kroonisen sairauden hoidossa, joka vaatii hoitoa useita kertoja päivässä – saattavat vaatia toistettavaa laukaisua tuhansien syklien ajan”, Kohane kertoi Journalille.
Tällä kysymyksellä on suuri merkitys laitteen jatkokehityksessä. Tähän kalvotekniikkaan perustuvan kliinisen lääkkeenantolaitteen lopullinen rakenne, mukaan lukien erityiset materiaalit, joista se koostuu, on vielä määrittelemättä, hän korosti.
Artikkelin julkaissut preventdisease.com
