Mühendisler uzun süreli ilaç dağıtımı için daha iyi bir yol geliştiriyor

Özet: Mühendisler, doğum kontrol hapları gibi ilaçları asılı kristaller halinde enjekte ederek vermenin bir yolunu buldular. Kristaller deri altına girdikten sonra aylarca veya yıllarca dayanabilen bir ilaç deposuna dönüşerek sık enjeksiyon ihtiyacını ortadan kaldırıyor.

Daha küçük iğneler ve daha az enjeksiyon ile bu yaklaşım, doğum kontrol yöntemlerinin veya HIV gibi hastalıkların tedavisinin uzun vadeli olarak sağlanması için yeni seçenekler sunabilir

Ayrıntılı Açıklama

MIT mühendisleri, bazı ilaçları küçük kristallerden oluşan bir süspansiyon halinde enjekte ederek daha az ağrıyla daha yüksek dozlarda vermenin yeni bir yolunu buldular. Kristaller deri altına girdikten sonra aylarca ya da yıllarca dayanabilen bir ilaç "deposu" halinde bir araya gelerek sık ilaç enjeksiyonu ihtiyacını ortadan kaldırıyor.

Bu yaklaşım, uzun süreli kontraseptiflerin veya uzun süre verilmesi gereken diğer ilaçların verilmesi için yararlı olabilir. İlaçlar enjeksiyondan önce bir süspansiyon içinde dağıldığından, hastaların tolere etmesi daha kolay olan dar bir iğneyle uygulanabilir.

MIT'de makine mühendisliği doçenti, Brigham and Women's Hospital'da (BWH) gastroenterolog, Broad Enstitüsü'nün yardımcı üyesi ve çalışmanın kıdemli yazarı Giovanni Traverso, "Küçük bir iğne aracılığıyla muhtemelen birkaç ay ve hatta yıllarca çok kontrollü, sürekli dağıtım yapabileceğimizi gösterdik" diyor.

Bugün Nature Chemical Engineering'de yayımlanan makalenin başyazarları, şu anda Stanford Üniversitesi'nde makine mühendisliği yardımcı doçenti olan eski MIT ve BWH postdoc'u Vivian Feig; MIT yüksek lisans öğrencisi Sanghyun Park ve Traverso'nun laboratuvarında eski bir misafir araştırma bursiyeri olan Pier Rivano.

Daha kolay enjeksiyonlar

Bu proje, özellikle gelişmekte olan ülkelerde doğum kontrol seçeneklerini genişletmek için Gates Vakfı tarafından finanse edilen bir çabanın parçası olarak başladı.

Feig, "Genel amaç, kadınların doğum kontrolü için uygulanması kolay, gelişmekte olan dünyada kullanılmaya uygun ve farklı etki sürelerine sahip birçok farklı biçime erişimini sağlamaktır" diyor ve ekliyor: "Bizim özel projemizde, uzun etkili implantların faydalarını kendi kendine uygulanabilen enjektablların kolaylığı ile birleştirmeye çalışmakla ilgilendik."

Amerika Birleşik Devletleri ve diğer ülkelerde pazarlanan enjekte edilebilir süspansiyonlar mevcuttur, ancak bu ilaçlar enjeksiyondan sonra doku boyunca dağılır, bu nedenle sadece yaklaşık üç ay boyunca çalışırlar. Deri altında daha uzun süreli depolar oluşturabilen diğer enjekte edilebilir ürünler geliştirilmiştir, ancak bunlar tipik olarak çözeltinin ağırlıkça yüzde 23 ila 98'ini oluşturabilen çökeltici polimerlerin eklenmesini gerektirir, bu da ilacın enjekte edilmesini daha zor hale getirebilir.

MIT ve BWH ekibi, küçük çaplı bir iğneyle enjekte edilebilecek ve en az altı ay ve iki yıla kadar dayanabilecek bir formülasyon oluşturmak istedi. Kristaller oluşturabilen hidrofobik bir molekül olan levonorgestrel adlı doğum kontrol ilacı ile çalışmaya başladılar. Ekip, bu kristalleri belirli bir organik çözücü içinde süspanse etmenin, kristallerin enjeksiyondan sonra oldukça kompakt bir implant halinde birleşmesine neden olduğunu keşfetti. Bu depo büyük miktarlarda polimere ihtiyaç duymadan oluşabildiğinden, ilaç formülasyonu dar ağızlı bir iğneyle kolayca enjekte edilebilmektedir.

Çözücü olan benzil benzoat biyolojik olarak uyumludur ve daha önce enjekte edilebilir ilaçlara katkı maddesi olarak kullanılmıştır. Ekip, çözücünün biyolojik sıvılarla karışmadaki zayıf yeteneğinin, katı ilaç kristallerinin enjeksiyondan sonra deri altında bir depoya kendi kendine toplanmasına izin veren şey olduğunu buldu.

Traverso, "Çözücü kritiktir çünkü sıvıyı küçük bir iğneyle enjekte etmenizi sağlar, ancak bir kez yerine oturduğunda kristaller kendiliğinden bir ilaç deposuna dönüşür" diyor.

Deponun yoğunluğunu değiştirerek, araştırmacılar ilaç moleküllerinin vücuda salınma hızını ayarlayabilirler. Bu çalışmada, araştırmacılar biyolojik olarak parçalanabilen bir polyester olan polikaprolakton gibi bir polimerden az miktarda ekleyerek yoğunluğu değiştirebileceklerini gösterdiler.

Park, "Çok az miktarda polimer (ağırlıkça yüzde 1,6'dan az) ekleyerek ilaç salım oranını modüle edebiliyor, enjekte edilebilirliği korurken süresini uzatabiliyoruz. Bu da sistemimizin ayarlanabilirliğini gösteriyor; bu sistem daha geniş bir yelpazedeki kontraseptif ihtiyaçların yanı sıra diğer terapötik uygulamalar için özel dozaj rejimlerini karşılayacak şekilde tasarlanabilir" diyor.

Stabil ilaç depoları

Araştırmacılar, ilaç solüsyonunu sıçanlara deri altından enjekte ederek yaklaşımlarını test ettiler ve ilaç depolarının üç ay boyunca stabil kalabileceğini ve ilacı kademeli olarak salabileceğini gösterdiler. Üç aylık çalışma sona erdikten sonra, ilacın yaklaşık yüzde 85'i depolarda kaldı, bu da ilaçları çok daha uzun bir süre salmaya devam edebileceklerini gösteriyor.

Park, "Klinik öncesi verilerin post-analizine dayanarak depoların bir yıldan fazla dayanabileceğini tahmin ediyoruz. Bu ilk kavram kanıtının ötesinde etkinliklerini daha fazla doğrulamak için takip çalışmaları devam ediyor" diyor.

İlaç depoları oluştuktan sonra, geri alınabilecek kadar kompakttırlar ve ilaç tamamen salınmadan önce tedavinin durdurulması gerektiğinde cerrahi olarak çıkarılmalarına izin verirler.

Araştırmacılar, bu yaklaşımın HIV ve tüberkülozun yanı sıra nöropsikiyatrik durumları tedavi etmek için ilaç dağıtımına da uygun olabileceğini söylüyor. Şimdi, klinik olarak daha uygun bir cilt ortamında kendi kendine birleşmeyi değerlendirmek için gelişmiş preklinik çalışmalar yürüterek insanlara çevirisini değerlendirmeye doğru ilerliyorlar. "Bu, temelde bir çözücü, ilaç ve daha sonra biraz biyolojik olarak emilebilir polimer ekleyebileceğiniz çok basit bir sistemdir. Şimdi hangi endikasyonların peşinden gideceğimizi düşünüyoruz: Doğum kontrolü mü? Diğerleri mi? Bunlar, insanlara aktarmaya yönelik sonraki adımların bir parçası olarak incelemeye başladığımız şeylerden bazıları" diyor Traverso.

Araştırma kısmen Gates Vakfı, Karl van Tassel Kariyer Geliştirme Profesörlüğü, MIT Makine Mühendisliği Bölümü, Schmidt Science Fellows doktora sonrası bursu, Rhodes Trust, Takeda Bursu, Warren M. Rohsenow Bursu ve Kwangjeong Eğitim Vakfı Bursu tarafından finanse edildi.

Kaynak: Massachusetts Institute of Technology