Alle moderne ikke-invasive metoder til lægemiddeladministration repræsenterer som regel et målrettet system
Nanodelivering og hydrogeler
Nanomedicin og nanoleveringssystem -en relativt ny, men hastigt udviklende gren af videnskaben. Materialer i nanoskalaområdet bruges som diagnostiske værktøjer eller til målrettet levering af terapeutiske midler til det påkrævede organ under konstant tilsyn af en læge. Nanoteknologi har mange fordele ved behandling af kroniske menneskelige sygdomme gennem specifik og målrettet lægemiddellevering.
Naturlige forbindelser har allerede vist deres høje niveaueffektivitet i behandlingen af kræft, diabetes, kardiovaskulære, inflammatoriske og mikrobielle sygdomme. Dette skyldes primært, at lægemidler baseret på naturlige komponenter har lavere toksicitet og bivirkninger, er relativt billige og udviser et godt terapeutisk potentiale.
Men problemer relateret til biokompatibilitetnaturlige forbindelser er et stort problem, når de bruges som medicin. Derfor gennemgår mange naturlige forbindelser ikke kun et klinisk forsøgsfilter udelukkende af disse årsager. Indførelsen af stoffer i kroppen gennem injektioner eller ved brug af konventionelle filmovertrukne tabletter skaber alvorlige problemer, herunder ustabilitet in vivo, dårlig biotilgængelighed og opløselighed, utilstrækkelig absorption i kroppen samt mulige bivirkninger af lægemidler.
In vivo (fra en rustning - "i (on) live")- "inde i en levende organisme" eller "inde i en celle."
I in vivo videnskab betyder gennemførelse af eksperimenterpå (eller inde) levende væv in vivo. En sådan anvendelse af udtrykket udelukker brugen af en del af en levende organisme (som det er gjort in vitro tests) eller brugen af en død organisme. Dyreforsøg og kliniske forsøg er former for in vivo forskning.
Hverken injektioner eller piller garanterer hitmedicin i det krævede organ eller område. Derfor kan brugen af nye lægemiddelleveringssystemer til at målrette mod bestemte dele af kroppen være en mulighed, der kan løse disse kritiske problemer. Nanoteknologi spiller en vigtig rolle i avancerede lægemidler rettet mod kontrolleret frigivelse af stoffer inde i kroppen.
Hvorfor forbedrer det nogle gange slet ikke patientens tilstand at tage piller?
Den første grund er ret banal – noglemedicin virker bedst, når den tages på bestemte tidspunkter af dagen eller sammen med måltider. Folk kan simpelthen glemme at tage medicin til tiden eller ikke være opmærksomme på lægens anvisninger om, hvornår de skal tage medicin, hvilket ikke er terapeutens passive indfald. Derudover kan selv parallel indtagelse af vitaminer eller kosttilskud påvirke absorptionshastigheden af anden medicin, der tages. Derudover er patienterne nogle gange skødesløse omkring den anbefalede diæt og følger den ikke, på trods af at fødevarerne kan påvirke, hvordan kroppen tager imod medicin, eller hvordan de virker. Hormonelle problemer, dårligt stofskifte, dårlig søvn, forhøjet blodtryk eller gastrointestinal ustabilitet kan også ændre på virkningen af lægemidler, så før lægeordination stiller lægen altid spørgsmål til patienten om dennes almentilstand. Ethvert af ovenstående problemer kan betragtes som en væsentlig grund til at ændre behandlingsregimet eller doseringen af det ordinerede lægemiddel.
Nylige undersøgelser har vist, at materialer ihydrogelform kan bruges til at levere forskellige lægemidler og stoffer gennem maven til et mere basisk miljø. Hydrogeler er tredimensionelle, polymere netværk, der anses for at være meget permeable for forskellige lægemiddelforbindelser og kan modstå sure miljøer og svulme op og derved frigive fangede molekyler gennem deres netværksoverflader.
Hydrogel, skabt ved Massachusetts Institute of Technology. Foto: MIT
Afhængig af gelens kemiske sammensætningForskellige interne og eksterne stimuli (for eksempel ændringer i pH, anvendelse af et magnetisk eller elektrisk felt, ændringer i temperatur og ultralydsstråling) kan bruges til at udløse denne effekt. Imidlertid bestemmes hastigheden af indfanget lægemiddelfrigivelse udelukkende af tværnettet koefficienten af polymernetværket.
I løbet af de sidste to årtier af forskningHydrogelleveringssystemer har primært fokuseret på systemer indeholdende hovedkæderne af polyacrylsyre (PAA). PAA-hydrogeler er kendt for deres superabsorberende evne og evne til at danne lange polymernetværk ved hjælp af hydrogenbindinger. Derudover har de kvaliteter af fremragende naturlige klæbemidler. Dette betyder, at de kan holde fast i mavetarmkanalen i mavetarmkanalen i lang tid og langsomt frigive de indkapslede lægemidler.
klæbemiddel- et stof, der er i stand til at sammenføje materialer vedoverflade vedhæftning. Klæbemidler kan være naturlige eller syntetiske. Fastgørelseseffekten af et klæbemiddel er baseret på skabelsen af molekylære bindinger mellem det og overfladerne af de materialer, der sammenføjes. Mikroruhed fyldt med klæbemiddel øger kontaktarealet mellem tilstødende overflader. Efter at klæbemidlet er hærdet, klæber de sammen.
I 1997, kemiske ingeniører fra universitetetPurdue i West Lafayette, Indiana, under ledelse af Nicholas A. Peppas, rapporterede om syntesen af en glukose-følsom hydrogel, der kan anvendes til at injicere insulin til diabetespatienter ved anvendelse af en intern pH-trigger. Dette system har et insulinholdigt "reservoir" dannet af en hydrogelmembran, hvori glucoseoxidase blev anbragt.
I modsætning til hydrogel systemerudskiller fanget medicinske stoffer ved hævelse, dette system fungerer på den modsatte måde, komprimerer membranen "porte". Den nøjagtige udløser for denne mekanisme indebærer at skabe et surt miljø omkring gelen. Dette opnås, når kroppen producerer høje sukkerindhold; glukose interagerer med immobiliseret glucoseoxidase ved porten og danner gluconsyre, hvilket igen sænker kroppens pH og får porten til at åbne. Således bestemmer og styrer dine egne glukoseniveauer leveringen af insulin. Forskere studerer i øjeblikket måder at nøjagtigt kontrollere hastigheden af lægemiddelleverancen på under hensyntagen til virkningerne af varierende portstørrelse, fanget insulinkoncentration og den hastighed, hvormed porten kan åbne og lukke.
Tabletter på en streng
Udfordring ved udvikling af leveringssystemeraf lægemidler til behandling af sygdomme som tuberkulose er at balancere lethed og sikkerhed ved administration og optimere lægemiddeldosering på flere niveauer. I den intensive fase af behandlingen indtager en tuberkulosepatient på 60 kg næsten 100 g antibiotika på en måned. At tage medicin gennem mave-tarmkanalen giver mange fordele, herunder nem administration, immuntolerance over for en lang række materialer og evnen til at optimere dosis ned til grammet for at matche eksisterende TB-behandlingsregimer.
Udvikling af et system, der er modstandsdygtigt over for sure miljøermave (GRS, Gastric resistent system - Hi-Tech), udføres for at give patienter, der har behov for daglig medicin, rettidig og fuldstændig behandling. Tabletterne, bogstaveligt talt spændt på et super-resistent materiale - nitinol-tråd, indsættes gennem næsen ved hjælp af et rør, som fjernes efter placering af systemet. GRS er i mavehulen i hele den foreskrevne tid af at tage stofferne; lægemidler absorberes systematisk gennem mavens vægge. Efter at behandlingen er afsluttet, placeres patienten tilbage i et rør med en udtagningsanordning for enden for at fastgøre og fjerne GRS fra mavehulen. Søgenheden består af en sensor og en magnet, der kan registrere og fastgøre magneter i hver ende af GRS. De stiplede cirkler på billedet nedenfor angiver koblingen af søgeenheden med GRS. Også vist er komponenterne i begge ender af GRS - klæbemiddel, holder og polycaprolactonprop.
GRS på grund af superelasticitet af nitinolbeholderkrølle tilbage til sin oprindelige spiralform for et kompakt arrangement i mavesækken efter at have passeret gennem spiserøret, hvilket skal hjælpe med at undgå følelsen af fremmedhed og ubehag hos patienterne. Systemet blev testet på grise, der vejer fra 30 til 75 kg. Efter et langt ophold i systemet i maven på slimhinderne i maven hos munden var der ingen skade, erosion eller sårdannelse. Derudover oplevede de ikke vægttab, tegn på obstruktion af mave-tarmkanalen eller restriktioner i forbindelse med føde eller væsker. Tabletter til systemet fremstilles ved at blande stoffer med siliconer, og de er desuden overtrukket med en polymercoating. Diameteren af hver tablet er 4 mm.
indskæring
Forskere har store forhåbninger til dette systemsom et middel til at bekæmpe tuberkulose, primært inden for rammerne af DOTS-programmet. I 1994 godkendte WHO strategien Direct Observation Short Course (DOTS), som nu er vedtaget over hele verden. DOTS indebærer at tage orale kombinationsmidler mod tuberkulose i en udpeget klinik med en sundhedspersonale hver dag eller tre gange om ugen. I øjeblikket kræves der betydelig infrastruktur med tilstrækkeligt bemandet medicinsk personale for at opnå de ønskede resultater, men GRS kræver ikke ugentlig hospitalsovervågning.
"Hightech" skrev allerede om, hvordan gruppenForskere fra University of California præsenterede udviklingen af en reaktiv tablet, som ved hjælp af titandioxid og magnesium nanopartikler vil levere stoffer.
Innovative metoder til kræftdiagnose og behandling
- Flydende biopsi.Forskere fra universiteter i Californien og Sun Yatsenhar udviklet en ny metode til diagnose af levercancer. Denne metode er baseret på detektion af tumor-DNA i en blodprøve. Flydende biopsier vil detektere fragmenter af det genetiske materiale af en tumor, som er kommet ind i blodet. Sådanne biopsier er minimalt invasive og giver læger mulighed for at spore molekylære ændringer i en tumor i realtid. Du kan identificere en tumor, der endnu ikke er synlig på en MR. Desuden kan du gennem en sådan undersøgelse finde ud af, om denne tumor er ondartet eller ej. En konventionel biopsi kan kun svare på dette spørgsmål om et bestemt stykke tumor taget til analyse. I deres undersøgelse analyserede forskere hundredtusinder blodprøver fra raske mennesker og patienter med levercancer. De var i stand til at identificere den specifikke sammensætning af methyleringsmarkører, som er forbundet med denne særlige onkologiske sygdom. DNA-methylering er en proces, som kan regulere gengenerering. Øget methylering af tumor suppressor gener er et tydeligt tegn på, at en tumor har optrådt i kroppen.
- Nanomaskiner, der leverer lægemidler til behandling af kræft i hjernen.At udvikle reaktive kræftbehandlingerDer udføres også forskning inden for genterapi, der tager sigte på at reducere de genetiske årsager til sygdomme. Forskere fokuserer på princippet om at indføre et lægemiddel baseret på nukleinsyre i blodbanen - et lille interfererende RNA, der binder til et specifikt gen, der forårsager problemer og deaktiverer det. Moderne nanopartikler er omkring 100 nm brede, men for nogle kræftformer er de for store til at nå målet. Kræft i bugspytkirtlen er omgivet af fibrøse væv, og hjernens kræft er tæt forbundet med vaskulære celler. I begge tilfælde er de tilgængelige huller meget mindre end 100 nm. Forskere har allerede skabt en ret kompakt RNA-bærer, der kan trænge gennem disse huller i væv.
- Implantat til kræftbehandling.MIT og Central Research GroupMassachusetts General Hospital har udviklet et implantat til at injicere kemoterapimedicin direkte i en bugspytkirteltumor. Indsprøjtninger med kemoterapi virker ikke altid, fordi tumoren indeholder få blodkar og er placeret ret dybt - medicinen skal passere gennem for mange forhindringer på vej mod sit mål. Derudover er bugspytkirtlen omgivet af et tykt, senet lag, der forhindrer indtrængning af medicin. PLGA-filmen udviklet af forskerne rulles ind i et tyndt rør og indsættes i et kateter, hvorefter det implanteres. Når filmen når kirtlen, folder den sig ud og tilpasser sig formen af tumoren. Medicin påført filmen begynder at virke efter specificerede tidsrum. Bagsiden af implantatet er ikke dækket med dem for at minimere uønskede bivirkninger.
Nanoplastyri
I januar 2019, David Hoy, GeneralDirektør for Vaxxas talte om arbejdet med at forbedre effektiviteten af vacciner ved hjælp af en ny teknologi til levering af vacciner kaldet Nanopatch (nanoplaster - "High-tech"). Princippet om Nanopatch er at bruge tusindvis af mikronedler i et lille område, som perforerer de ydre lag af huden uden alvorlige konsekvenser. I enderne af Nanopatch-mikronedlerne er vaccinens sparsomme stof, som reagerer med immunceller direkte under hudens overflade. Dette giver dig mulighed for effektivt at levere antigener til lymfeknuderne for en hurtig immunrespons. Under dyreforsøg blev det bevist, at kun fra 1/10 til 1/100 af den nuværende dosis af vaccinen, som kom ind i kroppen ved hjælp af en gips, kan udløse et immunrespons svarende til en fuld dosis med en sprøjteindsprøjtning. Ud over dette kan vaccinerne, der anvendes til nanopaymenten, udformes således, at de ikke kræver særlige opbevaringsbetingelser, og dette er en enorm potentiel sejr for udviklingslandenes markeder. For at få en vaccine fra en gips skal du heller ikke komme til hjælp af sundhedspersonale. Metoden til brug er så enkel, at den kan bruges hjemme.
Nano gips
Forskere har foreslået at bruge mikronedlerat levere til nethinden patienter, der er i risiko for at miste syn på grund af dets frigørelse, et stof, der kan forhindre denne proces er lucentis. Nålene opløses inden for bare 30 sekunder, og patienten vil ikke opleve smerte.
Også nanoplastisk teknologi kan anvendessom et antikonceptionsmiddel. Mikronedlerne i en nanoplaster er lavet af polymerer, og de indeholder levonorgestrel som et aktivt stof. Mikronedlerne opløses gradvist i blodet og beskytter mod uønsket graviditet inden for en måned.
Måske snart er vores fremtid drastiskvil ændre sig. Vi bliver behandlet helt anderledes - nanorørerne leverer medicin direkte til maven eller i form af hydrogelbaserede præparater, og vi vil vaccinere os selv hjemme. På trods af dette er det stadig vigtigt at overvåge dit helbred, konsultere en læge rettidigt og ikke bare stole på ny medicinsk teknologi.