Injizierbare, "selbstheilende" hydrogel kann eine einfachere form der langfristigen drogenabgabe bieten


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Eine neue Studie veröffentlicht in Naturkommunikation Zeigt, wie Wissenschaftler ein injizierbares Hydrogel geschaffen haben, das Medikamente über bestimmte Zeiträume liefern kann, wodurch die chirurgische Implantation, die mit bestehenden Hydrogelen erforderlich ist, eliminiert wird. Die Forscher sagen, dass das neue Hydrogel helfen könnte, eine Anzahl von Krankheiten zu behandeln, einschließlich Makuladegeneration, Herzkrankheit und Krebs.

Diese Bilder zeigen die Struktur des neu geschaffenen Hydrogels bei verschiedenen Vergrößerungen.

Bildnachweis: Mark Tibbitt

Die Verwendung von Gelen, um Medikamente zu liefern, ist ein zunehmendes Interesse für Forscher. Während herkömmliche flüssige Lösungen erlauben, dass Medikamente im ganzen Körper verteilt werden, können Gel-basierte Lösungen Arzneimittel über lange Zeiträume freisetzen.

Darüber hinaus können Gele in bestimmte Formen geformt werden, so dass die Medikamentenabgabe an bestimmte Teile des Körpers möglich ist. Aber es gibt ein Problem mit aktuellen Drug-Delivery-Gelen; Einmal geformt, können sie nicht umgestaltet werden, was bedeutet, dass sie oft mit einer Operation implantiert werden müssen.

Das Forscherteam - unter der Leitung von Mark Tibbitt vom Koch-Institut für Integrative Krebsforschung am Massachusetts Institute of Technology (MIT) - beabsichtigt, dieses Problem anzugehen.

Hydrogel aus polymerhaltigen Nanopartikeln und Zellulose

Nach Tibbitt und Kollegen haben Forscher zuvor Drogen-Zustellungs-Hydrogele mit chemischen Verbindungen zwischen Polymeren - lange Ketten von Molekülen - die irreversibel sind.

Die Forscher bemerken, dass, solange solche Gele extrem hart sind - ein Merkmal, das benötigt wird, um langfristigen Gebrauch zu widerstehen - es kann sehr schwierig sein, ihre Form zu ändern, sobald sie geformt sind.

In der Vergangenheit haben Wissenschaftler versucht, dieses Problem zu lösen, indem sie Proteine ​​entwickeln, die sich selbst in Hydrogele zusammensetzen, aber das MIT-Team sagt, dass ein solcher Prozess komplex ist. In ihrer Studie haben sie einen einfacheren Ansatz angenommen.

Die Forscher nutzten Nanopartikel, die aus PEG-PLA-Copolymeren bestanden, die für die Arzneimittelabgabe weit verbreitet sind. Um ihr neues Hydrogel zu bilden, kombinierten die Forscher diese PEG-PLA-Copolymere mit einem anderen Polymer namens Cellulose.

Da die meisten Nanopartikel eine schwache Bindung mit Polymerketten haben, war die Verbindung zwischen den PEG-PLA-Copolymer-haltigen Nanopartikeln und Cellulose lose. Als solches kann jede Verbindung unter physikalischem Stress erweichen, so dass das Hydrogel durch eine Spritze injiziert werden kann.

Wenn jedoch solche Belastungen fehlen, bilden die Nanopartikel und Cellulose neue Verbindungen, was bedeutet, dass ihre Zähigkeit wiederhergestellt ist.

"Jetzt hast du ein Gel, das die Form ändern kann, wenn du Stress auf sie anwende, und dann, wichtiger, kann es wieder heilen, wenn du diese Kräfte erholst. Das erlaubt dir, es durch eine Spritze oder eine Nadel zu quetschen und es in die Körper ohne Chirurgie ", erklärt Tibbitt.

Neue Hydrogel kann zwei Medikamente gleichzeitig liefern

Das Team stellt fest, dass, weil das Hydrogel aus zwei Komponenten besteht, es verwendet werden kann, um zwei verschiedene Medikamente gleichzeitig zu liefern.

Die PEG-PLA-Copolymere haben die Fähigkeit, hydrophobe Kleinmolekül-Medikamente zu transportieren und zu liefern, wie sie für die Chemotherapie verwendet werden, während Polymere wie Cellulose hydrophile Moleküle wie Antikörper und Wachstumsfaktoren tragen können - Medikamente, die das Zellwachstum stimulieren.

Bei der Injektion des Hydrogels unter die Haut von Mäusen, fand das Team es effektiv geliefert eine hydrophobe und eine hydrophile Droge über einen Zeitraum von mehreren Tagen.

Nicht nur kann das Hydrogel gezielte Medikamentenabgabe anbieten, sagen die Forscher, dass jede Komponente des Gels modifiziert werden kann, so dass jedes Medikament mit unterschiedlichen Raten geliefert werden kann, was bedeutet, dass es auf die Bedürfnisse eines Patienten zugeschnitten werden könnte.

Das Team untersucht derzeit, wie das neue Hydrogel verwendet werden kann, um Anti-Angiogenese-Medikamente zur Behandlung von Makuladegeneration zu liefern - eine Augenkrankheit, die mehr als 10 Millionen Menschen in den USA betrifft.

Gegenwärtig erhalten Patienten mit Makuladegeneration eine monatliche Injektion mit Antiangiogenese-Medikamenten, die durch die Verringerung des Wachstums von Sehbehinderungs-Blutgefäßen arbeiten. Das MIT-Team glaubt, dass das neue Hydrogel verwendet werden könnte, um diese Medikamente über mehrere Monate zu liefern, was die Notwendigkeit von Injektionen einschränken könnte.

Weil das neue Hydrogel Wachstumsfaktoren liefern kann, sagen die Forscher, dass es auch für die Reparatur von beschädigtem Herzgewebe nach einem Herzinfarkt wirksam sein könnte.

Darüber hinaus könnte es verwendet werden, um Krebspatienten nach der chirurgischen Entfernung von Tumoren zu behandeln. Das Team erklärt, dass das Gel mit einer Chemikalie geschnürt werden könnte, die verbleibende Krebszellen anzieht, neben einem Chemotherapie-Medikament, der die Krebszellen zerstört und das Risiko eines Krebs-Rezidivs reduziert.

Im vergangenen Monat, Medical-Diag.com Berichtet über eine weitere Studie veröffentlicht in Naturkommunikation , In denen Forscher detailliert die Entwicklung eines "ausgelösten Release" Drogen-Delivery-Mechanismus mit Nanopartikeln.

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