Alle modernen nicht-invasiven Methoden der Arzneimittelverabreichung stellen in der Regel ein zielgerichtetes System dar
Nanodelivery und Hydrogele
Nanomedizin und Nanoabgabesystem -ein relativ neuer, sich aber schnell entwickelnder Zweig der Wissenschaft. Materialien im Nanobereich werden als diagnostische Hilfsmittel oder zur gezielten Abgabe therapeutischer Wirkstoffe an das gewünschte Organ unter ständiger ärztlicher Aufsicht eingesetzt. Die Nanotechnologie bietet viele Vorteile bei der Behandlung chronischer Erkrankungen des Menschen durch spezifische und gezielte Arzneimittelabgabe.
Natürliche Verbindungen haben bereits ihr High gezeigtWirksamkeit bei der Behandlung von Krebs, Diabetes, Herz-Kreislauf-, Entzündungs- und mikrobiellen Erkrankungen. Dies liegt vor allem daran, dass Medikamente auf Basis natürlicher Inhaltsstoffe eine geringere Toxizität und Nebenwirkungen aufweisen, relativ kostengünstig sind und ein gutes therapeutisches Potenzial aufweisen.
Probleme im Zusammenhang mit der Biokompatibilitätnatürliche verbindungen sind ein großes problem bei der verwendung als medikamente. Infolgedessen werden viele Naturstoffe nicht nur aus diesen Gründen einem Filter für klinische Versuche unterzogen. Das Einbringen von Arzneimitteln in den Körper durch Injektionen oder die Verwendung herkömmlicher Filmtabletten verursacht schwerwiegende Probleme, einschließlich Instabilität in vivo, schlechte Bioverfügbarkeit und Löslichkeit, unzureichende Absorption im Körper sowie mögliche Nebenwirkungen von Arzneimitteln.
In vivo (aus einer Rüstung. - "in (on) live")- „innerhalb eines lebenden Organismus“ oder „innerhalb einer Zelle“.
In vivo bedeutet Wissenschaft, Experimente durchzuführenauf (oder in) lebendem Gewebe in vivo. Eine solche Verwendung des Begriffs schließt die Verwendung eines Teils eines lebenden Organismus (wie bei In-vitro-Tests) oder die Verwendung eines toten Organismus aus. Tierversuche und klinische Studien sind Formen der In-vivo-Forschung.
Weder Injektionen noch Pillen garantieren TrefferMedikamente in dem gewünschten Organ oder Bereich. Folglich kann die Verwendung neuer Arzneimittelabgabesysteme zum Abzielen auf bestimmte Körperteile eine Option sein, die diese kritischen Probleme lösen kann. Die Nanotechnologie spielt eine wichtige Rolle bei neuartigen Arzneimitteln, die auf eine kontrollierte Freisetzung von Arzneimitteln im Körper abzielen.
Warum verbessert die Einnahme von Tabletten manchmal überhaupt nicht den Zustand des Patienten?
Der erste Grund ist ziemlich banal – einigeMedikamente wirken am besten, wenn sie zu bestimmten Tageszeiten oder zu den Mahlzeiten eingenommen werden. Es kann sein, dass Menschen einfach vergessen, Medikamente rechtzeitig einzunehmen, oder den Anweisungen des Arztes bezüglich der Einnahme von Medikamenten nicht die gebührende Beachtung schenken, was keine leere Laune des Therapeuten ist. Darüber hinaus kann auch die gleichzeitige Einnahme von Vitaminen oder Nahrungsergänzungsmitteln die Aufnahmegeschwindigkeit anderer eingenommener Medikamente beeinträchtigen. Darüber hinaus achten Patienten manchmal nicht auf die empfohlene Diät und halten sich nicht daran, obwohl die Nahrungsmittel die Art und Weise beeinflussen können, wie der Körper Medikamente annimmt oder wie sie wirken. Auch hormonelle Probleme, schlechter Stoffwechsel, schlechter Schlaf, Bluthochdruck oder Magen-Darm-Instabilität können die Wirkung von Medikamenten verändern, daher stellt der Arzt dem Patienten vor der Verschreibung von Medikamenten immer Fragen zu seinem Allgemeinzustand. Jedes der oben genannten Probleme kann als wichtiger Grund für eine Änderung des Behandlungsschemas oder der Dosierung des verschriebenen Arzneimittels angesehen werden.
Aktuelle Studien haben gezeigt, dass Materialien inDie Hydrogelform kann verwendet werden, um verschiedene Medikamente und Substanzen über den Magen in eine alkalischere Umgebung zu transportieren. Hydrogele sind dreidimensionale Polymernetzwerke, die als hochpermeabel für verschiedene Arzneimittelverbindungen gelten und sauren Umgebungen standhalten und aufquellen können, wodurch eingeschlossene Moleküle über ihre Netzwerkoberflächen freigesetzt werden.
Hydrogel, hergestellt am Massachusetts Institute of Technology. Foto: MIT
Abhängig von der chemischen Zusammensetzung des GelsUm diesen Effekt auszulösen, können verschiedene interne und externe Reize (z. B. Änderungen des pH-Werts, Anlegen eines magnetischen oder elektrischen Feldes, Änderungen der Temperatur und Ultraschallstrahlung) verwendet werden. Danach wird die Geschwindigkeit der Freisetzung des eingefangenen Arzneimittels jedoch ausschließlich durch den Vernetzungskoeffizienten des Polymernetzwerks bestimmt.
In den letzten zwei Jahrzehnten der ForschungHydrogel-Abgabesysteme haben sich hauptsächlich auf Systeme konzentriert, die die Hauptketten von Polyacrylsäure (PAA) enthalten. PAA-Hydrogele sind bekannt für ihre superabsorbierende Fähigkeit und die Fähigkeit, durch Wasserstoffbrückenbindungen lange polymere Netzwerke zu bilden. Darüber hinaus besitzen sie die Eigenschaften ausgezeichneter natürlicher Klebstoffe. Dies bedeutet, dass sie über einen langen Zeitraum an der Schleimhaut des Magen-Darm-Trakts haften bleiben und die eingekapselten Wirkstoffe langsam freisetzen können.
Klebstoff- ein Stoff, der Materialien verbinden kannOberflächenhaftung. Klebstoffe können natürlich oder synthetisch sein. Die Befestigungswirkung eines Klebstoffs beruht auf der Bildung molekularer Bindungen zwischen ihm und den Oberflächen der zu verbindenden Materialien. Mit Klebstoff gefüllte Mikrorauheiten vergrößern die Kontaktfläche zwischen benachbarten Oberflächen. Nach dem Aushärten des Klebers kleben sie zusammen.
Im Jahr 1997 Chemieingenieure von der UniversitätPurdue in West Lafayette, Indiana, berichtete unter der Leitung von Nicholas A. Peppas über die Synthese eines glukosesensitiven Hydrogels, das zur Injektion von Insulin in Diabetespatienten unter Verwendung eines internen pH-Triggers verwendet werden kann. Dieses System weist ein Insulin enthaltendes "Reservoir" auf, das durch eine Hydrogelmembran gebildet wird, in die Glucoseoxidase eingebracht wurde.
Anders als HydrogelsystemeWenn dieses System beim Quellen eingeschlossene medizinische Substanzen absondert, arbeitet es in umgekehrter Weise und komprimiert die Membran- "Tore". Der genaue Auslöser für diesen Mechanismus besteht darin, eine saure Umgebung um das Gel herum zu schaffen. Dies wird erreicht, wenn der Körper einen hohen Zuckergehalt produziert. Glucose interagiert mit der immobilisierten Glucoseoxidase am Gate und bildet Gluconsäure, die wiederum den pH-Wert des Körpers senkt und das Gate öffnet. Somit bestimmen und steuern Ihre eigenen Glucosespiegel die Insulinabgabe. Die Forscher untersuchen derzeit Möglichkeiten zur genauen Steuerung der Geschwindigkeit der Arzneimittelabgabe unter Berücksichtigung der Auswirkungen unterschiedlicher Gate-Größen, der Konzentration des eingefangenen Insulins und der Geschwindigkeit, mit der das Gate geöffnet und geschlossen werden kann.
Tabletten an einer Schnur
Herausforderung bei der Entwicklung von LiefersystemenBei der Entwicklung von Arzneimitteln zur Behandlung von Krankheiten wie Tuberkulose geht es darum, ein Gleichgewicht zwischen einfacher und sicherer Verabreichung und der Optimierung der Arzneimitteldosierung auf mehreren Ebenen herzustellen. Während der intensiven Behandlungsphase nimmt ein 60 kg schwerer Patient mit Tuberkulose in einem Monat fast 100 g Antibiotika ein. Die Einnahme von Arzneimitteln über den Magen-Darm-Trakt bietet viele Vorteile, darunter eine einfache Verabreichung, Immuntoleranz gegenüber einer Vielzahl von Stoffen und die Möglichkeit, die Dosierung bis auf das Gramm genau zu optimieren, um sie an bestehende TB-Behandlungsschemata anzupassen.
Entwicklung eines Systems, das gegen saure Umgebungen beständig istMagen (GRS, Magenresistentes System – Hi-Tech) wird durchgeführt, um Patienten, die täglich Medikamente benötigen, eine rechtzeitige und vollständige Behandlung zu ermöglichen. Die Tabletten sind buchstäblich auf einem superbeständigen Material – Nitinoldraht – aufgereiht und werden mithilfe eines Schlauchs durch die Nase eingeführt, der nach der Positionierung des Systems entfernt wird. GRS befindet sich während der gesamten vorgeschriebenen Einnahmezeit der Medikamente in der Magenhöhle; Medikamente werden systematisch über die Magenwände aufgenommen. Nach Abschluss der Behandlung wird der Patient wieder in einen Schlauch mit einer Rückholvorrichtung am Ende gelegt, um das GRS an der Magenhöhle zu befestigen und zu entfernen. Das Suchgerät besteht aus einem Sensor und einem Magneten, der Magnete an beiden Enden des GRS erkennen und daran befestigen kann. Die gepunkteten Kreise im Bild unten deuten auf die Kopplung des Suchgeräts mit dem GRS hin. Außerdem sind die Komponenten beider Enden des GRS dargestellt – Klebstoff, Halter und Polycaprolacton-Stopfen.
GRS aufgrund der Superelastizität von Nitinol kannZurück in die ursprüngliche Spiralform rollen, um eine kompakte Anordnung in der Magenhöhle nach dem Durchgang durch die Speiseröhre zu erhalten. Dies soll helfen, das Gefühl von Fremdheit und Unbehagen bei Patienten zu vermeiden. Das System wurde an Schweinen mit einem Gewicht von 30 bis 75 kg getestet. Nach einem langen Aufenthalt des Systems im Magen auf den Schleimhäuten des Magens von Tieren trat keine Schädigung, Erosion oder Geschwürbildung auf. Darüber hinaus traten bei ihnen kein Gewichtsverlust, Anzeichen einer Verstopfung des Magen-Darm-Trakts oder Einschränkungen beim Durchtritt von Nahrungsmitteln oder Flüssigkeiten auf. Tabletten für das System werden durch Mischen von Arzneimitteln mit Silikonen hergestellt, zusätzlich werden sie mit einer Polymerbeschichtung überzogen. Der Durchmesser jeder Tablette beträgt 4 mm.
Seitenleiste
Wissenschaftler setzen große Hoffnungen in dieses Systemals Mittel zur Tuberkulosebekämpfung, vor allem im Rahmen des DOTS-Programms. Im Jahr 1994 billigte die WHO die Direct Observation Short Course (DOTS)-Strategie, die heute weltweit übernommen wird. Bei DOTS handelt es sich um die Einnahme oraler Kombinationsmedikamente gegen Tuberkulose in einer dafür vorgesehenen Klinik mit einem medizinischen Fachpersonal, jeden Tag oder dreimal pro Woche. Derzeit ist eine umfangreiche Infrastruktur mit ausreichend Personal für medizinisches Personal erforderlich, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. GRS erfordert jedoch keine wöchentliche Krankenhausüberwachung.
"Hightech" schrieb schon darüber, wie die GruppeForscher der University of California stellten die Entwicklung einer reaktiven Tablette vor, die mit Hilfe von Titandioxid- und Magnesium-Nanopartikeln Wirkstoffe liefern wird.
Innovative Methoden zur Krebsdiagnose und -behandlung
- Flüssigbiopsie.Wissenschaftler der Universitäten von Kalifornien und Sun Yatsenhaben eine neue Methode zur Diagnose von Leberkrebs entwickelt. Diese Methode basiert auf dem Nachweis von Tumor-DNA in einer Blutuntersuchung. Flüssige Biopsien erkennen Fragmente des Erbguts eines Tumors, der in das Blut gelangt ist. Solche Biopsien sind minimal invasiv und ermöglichen es Ärzten, molekulare Veränderungen in einem Tumor in Echtzeit zu verfolgen. Sie können einen Tumor identifizieren, der in einer MRT noch nicht sichtbar ist. Darüber hinaus können Sie durch eine solche Studie genau herausfinden, ob dieser Tumor bösartig ist oder nicht. Eine konventionelle Biopsie kann diese Frage nur zu einem bestimmten Tumor beantworten, der zur Analyse entnommen wurde. In ihrer Studie analysierten die Forscher Hunderttausende von Blutproben von gesunden Menschen und Patienten mit Leberkrebs. Sie waren in der Lage, die spezifische Zusammensetzung der Methylierungsmarker zu identifizieren, die dieser speziellen onkologischen Erkrankung innewohnen. DNA-Methylierung ist ein Prozess, der die Generzeugung regulieren kann. Eine erhöhte Methylierung der Tumorsuppressorgene ist ein deutliches Zeichen dafür, dass ein Tumor im Körper aufgetreten ist.
- Nanomaschinen, die Medikamente zur Behandlung von Krebs im Gehirn abgeben.Entwicklung reaktiver KrebstherapienForschung wird auch auf dem Gebiet der Gentherapie betrieben, die darauf abzielt, die genetischen Ursachen von Krankheiten zu reduzieren. Die Wissenschaftler konzentrieren sich auf das Prinzip der Einführung eines auf Nukleinsäure basierenden Arzneimittels in den Blutkreislauf - eine kleine störende RNA, die an ein bestimmtes Gen bindet, das Probleme verursacht und dieses deaktiviert. Moderne Nanopartikel sind ungefähr 100 nm breit, aber für einige Krebsarten sind sie zu groß, um das Ziel zu erreichen. Bauchspeicheldrüsenkrebs ist von fibrösen Geweben umgeben, und Gehirnkrebs ist durch Gefäßzellen eng miteinander verbunden. In beiden Fällen sind die verfügbaren Lücken viel kleiner als 100 nm. Wissenschaftler haben bereits einen ziemlich kompakten RNA-Träger geschaffen, der diese Gewebelücken durchdringen kann.
- Implantat zur Krebsbehandlung.MIT und Zentrale ForschungsgruppeDas Massachusetts General Hospital hat ein Implantat entwickelt, um Chemotherapeutika direkt in einen Bauchspeicheldrüsentumor zu injizieren. Injektionen von Chemotherapeutika wirken nicht immer, da der Tumor nur wenige Blutgefäße enthält und ziemlich tief liegt – das Medikament muss auf dem Weg zu seinem Ziel zu viele Hindernisse überwinden. Darüber hinaus ist die Bauchspeicheldrüse von einer dicken, sehnigen Schicht umgeben, die das Eindringen von Medikamenten verhindert. Der von den Wissenschaftlern entwickelte PLGA-Film wird zu einem dünnen Schlauch gerollt, in einen Katheter eingeführt und anschließend implantiert. Sobald der Film die Drüse erreicht, entfaltet er sich und passt sich der Form des Tumors an. Auf den Film aufgetragene Medikamente beginnen nach bestimmten Zeiträumen zu wirken. Die Rückseite des Implantats ist damit nicht abgedeckt, um unerwünschte Nebenwirkungen zu minimieren.
Nano-Putze
Im Januar 2019 David Hoy, GeneralDer Direktor von Vaxxas sprach über die Arbeiten zur Verbesserung der Wirksamkeit von Impfstoffen unter Verwendung einer neuen Technologie zur Abgabe von Impfstoffen namens Nanopatch (Nano-Pflaster - "High-Tech"). Das Prinzip von Nanopatch besteht darin, Tausende von Mikronadeln auf einer kleinen Fläche zu verwenden, die die äußeren Hautschichten ohne schwerwiegende Folgen perforieren. An den Enden der Nanopatch-Mikronadeln befindet sich die spärliche Substanz des Impfstoffs, die mit Immunzellen direkt unter der Hautoberfläche reagiert. Auf diese Weise können Sie effektiv Antigene an die Lymphknoten abgeben, um eine schnelle Immunantwort zu erzielen. In Tierversuchen wurde nachgewiesen, dass nur 1/10 bis 1/100 der aktuellen Impfstoffdosis, die mit einem Nano-Pflaster in den Körper gelangt, mit einer Spritzeninjektion eine Immunantwort auslösen kann, die einer vollen Dosis entspricht. Darüber hinaus können die für die Nanopayment verwendeten Impfstoffe so gestaltet werden, dass sie keine besonderen Lagerbedingungen erfordern. Dies ist ein großer potenzieller Sieg für die Märkte der Entwicklungsländer. Um einen Impfstoff aus einem Nano-Pflaster zu erhalten, müssen Sie nicht auf die Hilfe von Gesundheitspersonal zurückgreifen. Die Methode ist so einfach, dass sie zu Hause angewendet werden kann.
Nano-Pflaster
Forscher haben vorgeschlagen, Mikronadeln zu verwendenZur Versorgung der Netzhautpatienten, bei denen das Risiko besteht, dass sie aufgrund ihrer Ablösung das Augenlicht verlieren, ist Lucentis ein Medikament, das diesen Prozess verhindern kann. Die Nadeln lösen sich innerhalb von nur 30 Sekunden auf und der Patient hat keine Schmerzen.
Auch Nanokunststofftechnologie kann eingesetzt werdenals Verhütungsmittel. Die Mikronadeln eines Nanoplasters bestehen aus Polymeren und enthalten als Wirkstoff Levonorgestrel. Die Bestandteile der Mikronadeln lösen sich allmählich im Blut auf und schützen innerhalb eines Monats vor ungewollter Schwangerschaft.
Vielleicht ist unsere Zukunft bald drastischwird sich ändern. Wir werden ganz anders behandelt - die Nanoröhrchen geben Medikamente direkt in den Magen oder in Form von Zubereitungen auf Hydrogelbasis ab und wir impfen uns zu Hause. Trotzdem ist es wichtig, Ihre Gesundheit zu überwachen, rechtzeitig einen Arzt aufzusuchen und sich nicht nur auf neue medizinische Technologien zu verlassen.