Tutti i moderni metodi non invasivi di somministrazione dei farmaci, di regola, rappresentano un sistema mirato
Nanodelivery e idrogel
Nanomedicina e sistema di nanoconsegna -una branca della scienza relativamente nuova ma in rapido sviluppo. I materiali su scala nanometrica vengono utilizzati come strumenti diagnostici o per la somministrazione mirata di agenti terapeutici all'organo richiesto, sotto la costante supervisione di un medico. La nanotecnologia presenta molti vantaggi nel trattamento delle malattie umane croniche attraverso la somministrazione di farmaci specifici e mirati.
I composti naturali hanno già mostrato il loro effettoefficacia nel trattamento del cancro, del diabete, delle malattie cardiovascolari, infiammatorie e microbiche. Ciò è dovuto principalmente al fatto che i farmaci basati su componenti naturali hanno una tossicità e degli effetti collaterali inferiori, sono relativamente economici e dimostrano un buon potenziale terapeutico.
Tuttavia, le questioni relative alla biocompatibilitài composti naturali sono un grosso problema se usati come farmaci. Di conseguenza, molti composti naturali non subiscono un filtro di prova clinica esclusivamente per questi motivi. L'introduzione di farmaci nel corpo attraverso iniezioni o l'utilizzo di compresse rivestite con film convenzionali crea seri problemi, tra cui instabilità in vivo, scarsa biodisponibilità e solubilità, assorbimento insufficiente nel corpo, nonché possibili effetti collaterali dei farmaci.
In vivo (da un'armatura - "in (on) live")- “all’interno di un organismo vivente” o “all’interno di una cellula”.
Nella scienza in vivo significa condurre esperimentisu (o dentro) tessuto vivo in vivo. Tale uso del termine esclude l'uso di una parte di un organismo vivente (come avviene in test in vitro) o l'uso di un organismo morto. Test sugli animali e studi clinici sono forme di ricerca in vivo.
Né iniezioni né pillole garantiscono il successofarmaco nell'organo o area richiesta. Di conseguenza, l'uso di nuovi sistemi di somministrazione di farmaci mirati a specifiche parti del corpo può essere un'opzione che può risolvere questi problemi critici. Le nanotecnologie svolgono un ruolo importante nei farmaci avanzati mirati al rilascio controllato di farmaci all'interno del corpo.
Perché l’assunzione di pillole a volte non migliora affatto le condizioni del paziente?
Il primo motivo è abbastanza banale: alcunii farmaci funzionano meglio se assunti in determinati momenti della giornata o durante i pasti. Le persone possono semplicemente dimenticare di assumere i farmaci in tempo o non prestare la dovuta attenzione alle istruzioni del medico su quando assumere i farmaci, il che non è un vano capriccio del terapeuta. Inoltre, anche l’assunzione parallela di vitamine o integratori alimentari può influenzare la velocità di assorbimento di altri farmaci assunti. Inoltre, i pazienti a volte non tengono conto della dieta raccomandata e non la seguono, nonostante il fatto che gli alimenti possano influenzare il modo in cui il corpo accetta i farmaci o il loro funzionamento. Anche problemi ormonali, scarso metabolismo, sonno scarso, pressione alta o instabilità gastrointestinale possono modificare l'effetto dei farmaci, quindi prima di prescrivere farmaci, il medico pone sempre al paziente domande sulle sue condizioni generali. Uno qualsiasi dei problemi di cui sopra può essere considerato un motivo significativo per modificare il regime terapeutico o il dosaggio del farmaco prescritto.
Studi recenti hanno dimostrato che i materiali inla forma di idrogel può essere utilizzata per trasportare vari farmaci e sostanze attraverso lo stomaco in un ambiente più alcalino. Gli idrogel sono reti polimeriche tridimensionali considerate altamente permeabili a vari composti farmaceutici e possono resistere ad ambienti acidi e gonfiarsi, rilasciando così le molecole intrappolate attraverso le loro superfici della rete.
Hydrogel, creato presso il Massachusetts Institute of Technology. Foto: MIT
A seconda della composizione chimica del gelVari stimoli interni ed esterni (ad esempio, variazioni di pH, applicazione di un campo magnetico o elettrico, variazioni di temperatura e radiazioni ultrasoniche) possono essere utilizzati per innescare questo effetto. Tuttavia, dopo questo, la velocità di rilascio del farmaco catturato è determinata unicamente dal coefficiente di reticolazione della rete polimerica.
Negli ultimi due decenni di ricercaI sistemi di somministrazione di idrogel si sono concentrati principalmente sui sistemi contenenti le principali catene di acido poliacrilico (PAA). Gli idrogel PAA sono noti per la loro capacità superassorbente e la capacità di formare reti polimeriche lunghe mediante legami a idrogeno. Inoltre, hanno le qualità di eccellenti adesivi naturali. Ciò significa che possono rimanere attaccati alla mucosa del tratto gastrointestinale per un lungo periodo di tempo, rilasciando lentamente i farmaci incapsulati.
adesivo- una sostanza in grado di unire i materialiadesione superficiale. Gli adesivi possono essere naturali o sintetici. L'effetto fissante di un adesivo si basa sulla creazione di legami molecolari tra lo stesso e le superfici dei materiali da unire. La microrugosità riempita di adesivo aumenta l'area di contatto tra le superfici adiacenti. Dopo che l'adesivo si è indurito, si attaccano insieme.
Nel 1997, ingegneri chimici dell'UniversitàPurdue a West Lafayette, Indiana, sotto la direzione di Nicholas A. Peppas, ha riferito sulla sintesi di un idrogel sensibile al glucosio che può essere usato per iniettare l'insulina nei pazienti diabetici utilizzando un innesco del pH interno. Questo sistema ha un "serbatoio" contenente insulina formato da una membrana di idrogel in cui è stata collocata la glucosio ossidasi.
A differenza dei sistemi di idrogel chesecernere sostanze medicinali intrappolate durante il gonfiore, questo sistema funziona in modo opposto, comprimendo le "porte" della membrana. L'esatto innesco di questo meccanismo comporta la creazione di un ambiente acido attorno al gel. Questo si ottiene quando il corpo produce alti livelli di zucchero; il glucosio interagisce con la glucosio ossidasi immobilizzata al gate, formando l'acido gluconico, che, a sua volta, abbassa il pH del corpo e provoca l'apertura del cancello. Pertanto, i tuoi livelli di glucosio determinano e guidano la somministrazione di insulina. I ricercatori stanno attualmente studiando modi per controllare con precisione la velocità di somministrazione del farmaco, considerando gli effetti di varie dimensioni di gate, concentrazione di insulina intrappolata e velocità alla quale il gate può aprirsi e chiudersi.
Compresse su una stringa
Sfida nello sviluppo di sistemi di consegnadi farmaci per il trattamento di malattie come la tubercolosi è quello di bilanciare facilità e sicurezza di somministrazione e ottimizzare il dosaggio dei farmaci a più livelli. Durante la fase intensiva del trattamento, un paziente affetto da tubercolosi di 60 kg ingerisce quasi 100 g di antibiotici in un mese. L’assunzione di farmaci attraverso il tratto gastrointestinale offre molti vantaggi, tra cui facilità di somministrazione, immunotolleranza a un’ampia gamma di materiali e la capacità di ottimizzare il dosaggio fino al grammo per adattarsi ai regimi di trattamento della tubercolosi esistenti.
Sviluppo di un sistema resistente agli ambienti acidistomaco (GRS, Gastric resistente sistema - Hi-Tech), viene effettuato al fine di fornire ai pazienti che necessitano di farmaci quotidiani un trattamento tempestivo e completo. Le compresse, letteralmente infilate su un materiale super resistente, il filo di nitinol, vengono inserite attraverso il naso mediante un tubicino, che viene rimosso dopo aver posizionato il sistema. La GRS rimane nella cavità gastrica per tutto il tempo prescritto per l'assunzione dei farmaci; i farmaci vengono sistematicamente assorbiti attraverso le pareti dello stomaco. Una volta completato il trattamento, il paziente viene riposizionato in un tubo con un dispositivo di recupero all'estremità per attaccare e rimuovere il GRS dalla cavità dello stomaco. Il dispositivo di ricerca è costituito da un sensore e un magnete in grado di rilevare e collegarsi ai magneti alle due estremità del GRS. I cerchi tratteggiati nell'immagine sotto indicano l'accoppiamento del dispositivo di ricerca con il GRS. Sono mostrati anche i componenti di entrambe le estremità del GRS: adesivo, fermo e tappo in policaprolattone.
GRS a causa della superelasticità della lattina di nitinolarricciarsi alla sua forma a spirale originale per una sistemazione compatta nella cavità gastrica dopo aver attraversato l'esofago, che dovrebbe aiutare a evitare la sensazione di estraneità e disagio nei pazienti. Il sistema è stato testato su suini di peso compreso tra 30 e 75 kg. Dopo una lunga permanenza del sistema nello stomaco sulle mucose dello stomaco degli animali non si sono verificati danni, erosione o ulcerazione. Inoltre, non hanno sperimentato perdita di peso, segni di ostruzione del tratto gastrointestinale o restrizioni nel passaggio di cibo o liquidi. Le compresse per il sistema sono fatte mescolando farmaci con siliconi, inoltre, sono rivestite con un rivestimento polimerico. Il diametro di ogni compressa è di 4 mm.
incut
Gli scienziati nutrono grandi speranze per questo sistemacome mezzo per combattere la tubercolosi, principalmente nel quadro del programma DOTS. Nel 1994, l’OMS ha approvato la strategia DOTS (Direct Observation Short Course), che ora è adottata in tutto il mondo. Il DOTS prevede l'assunzione di farmaci anti-TBC combinati orali in una clinica designata con un operatore sanitario ogni giorno o tre volte a settimana. Attualmente, per ottenere i risultati desiderati, sono necessarie infrastrutture significative con personale medico adeguatamente attrezzato, ma GRS non richiede il monitoraggio ospedaliero settimanale.
"Hightech" ha già scritto su come il gruppoRicercatori dell'Università della California hanno presentato lo sviluppo di una compressa reattiva, che con l'aiuto di biossido di titanio e nanoparticelle di magnesio consegnerà farmaci.
Metodi innovativi di diagnosi e trattamento del cancro
- Biopsia liquida.Scienziati delle università della California e Sun Yatsenhanno sviluppato un nuovo metodo per la diagnosi del cancro del fegato. Questo metodo si basa sul rilevamento del DNA del tumore in un esame del sangue. Le biopsie liquide rileveranno frammenti del materiale genetico di un tumore che è entrato nel sangue. Tali biopsie sono minimamente invasive e consentono ai medici di monitorare i cambiamenti molecolari in un tumore in tempo reale. È possibile identificare un tumore che non è ancora visibile su una risonanza magnetica. Inoltre, attraverso questo studio, è possibile scoprire esattamente se questo tumore è maligno o meno. Una biopsia convenzionale può solo rispondere a questa domanda su un particolare pezzo di tumore prelevato per l'analisi. Nel loro studio, i ricercatori hanno analizzato centinaia di migliaia di campioni di sangue da persone sane e pazienti affetti da cancro al fegato. Sono stati in grado di identificare la composizione specifica dei marcatori di metilazione inerenti a questa particolare malattia oncologica. La metilazione del DNA è un processo che può regolare la generazione di geni. L'aumento della metilazione dei geni oncosoppressori è un chiaro segnale che un tumore è apparso nel corpo.
- Nanomacchine che rilasciano farmaci per curare il cancro al cervello.Sviluppare trattamenti per il cancro reattivoLa ricerca è anche condotta nel campo della terapia genica, che mira a ridurre le cause genetiche delle malattie. Gli scienziati si concentrano sul principio dell'introduzione di un farmaco basato sull'acido nucleico nel flusso sanguigno - un piccolo RNA interferente che si lega a un gene specifico causando problemi e lo disattiva. Le nanoparticelle moderne hanno una larghezza di circa 100 nm, ma per alcuni tipi di cancro sono troppo grandi per raggiungere l'obiettivo. Il tumore del pancreas è circondato da tessuti fibrosi e il cancro del cervello è strettamente connesso alle cellule vascolari. In entrambi i casi, gli spazi disponibili sono molto più piccoli di 100 nm. Gli scienziati hanno già creato una portatrice di RNA piuttosto compatta che può penetrare attraverso queste lacune nei tessuti.
- Impianto per il trattamento del cancro.MIT e Gruppo Centrale di RicercaIl Massachusetts General Hospital ha sviluppato un impianto per iniettare farmaci chemioterapici direttamente in un tumore del pancreas. Le iniezioni di farmaci chemioterapici non sempre funzionano perché il tumore contiene pochi vasi sanguigni ed è situato piuttosto in profondità: il medicinale deve superare troppi ostacoli per raggiungere il suo bersaglio. Inoltre, il pancreas è circondato da uno spesso strato tendineo che impedisce la penetrazione dei farmaci. La pellicola PLGA sviluppata dagli scienziati viene arrotolata in un tubo sottile e inserita in un catetere, dopodiché viene impiantata. Quando la pellicola raggiunge la ghiandola, si dispiega e si adatta alla forma del tumore. I medicinali applicati al film iniziano ad agire dopo determinati periodi di tempo. Il retro dell'impianto non ne è coperto per ridurre al minimo gli effetti collaterali indesiderati.
Nanoplastyri
Nel gennaio 2019, David Hoy, generaleIl direttore di Vaxxas ha parlato del lavoro sul miglioramento dell'efficacia dei vaccini usando una nuova tecnologia per la consegna di vaccini chiamati Nanopatch (nano-intonaco - "High-tech"). Il principio di Nanopatch consiste nell'utilizzare migliaia di microneedles in una piccola area, che perforano gli strati esterni della pelle senza gravi conseguenze. Alle estremità dei microneedoli Nanopatch, la scarsa sostanza del vaccino, che reagisce con le cellule immunitarie direttamente sotto la superficie della pelle. Ciò consente di fornire efficacemente antigeni ai linfonodi per una rapida risposta immunitaria. Durante i test sugli animali, è stato dimostrato che solo da 1/10 a 1/100 della dose attuale del vaccino, che è entrato nel corpo utilizzando un nano-cerotto, può innescare una risposta immunitaria equivalente a una dose piena, con iniezione di siringa. In aggiunta a ciò, i vaccini applicati al nanopagamento possono essere progettati in modo tale da non richiedere condizioni di conservazione speciali, e questa è un'enorme potenziale vittoria per i mercati dei paesi in via di sviluppo. Inoltre, per ottenere un vaccino da un nano-cerotto, non dovrai ricorrere all'aiuto degli operatori sanitari, il metodo del suo utilizzo è così semplice che può essere usato a casa.
Intonaco nano
I ricercatori hanno suggerito di utilizzare microneedlesper consegnare ai pazienti con retina che sono a rischio di perdere la vista a causa del suo distacco, un farmaco che può impedire questo processo è lucentis. Gli aghi si dissolvono in soli 30 secondi e il paziente non avverte dolore.
Anche la tecnologia nanoplastica può essere utilizzatacome contraccettivo. I microneedles di un nanoplaster sono fatti di polimeri e contengono levonorgestrel come principio attivo. I componenti dei microneedles si dissolvono gradualmente nel sangue e in un mese proteggono da una gravidanza indesiderata.
Forse presto il nostro futuro è drasticamentecambierà. Saremo trattati in modo completamente diverso: i nanotubi consegneranno i farmaci direttamente allo stomaco o sotto forma di preparati a base di idrogel e noi vaccineremo noi stessi a casa. Nonostante questo, sarà comunque importante monitorare la tua salute, consultare un medico in modo tempestivo e non basarti solo su nuove tecnologie mediche.