Onderzoekers ontwerpen kleine machines die medicijnen efficiënt afleveren

Geïnspireerd door een parasitaire worm die zijn scherpe tanden in de darmen van zijn gastheer graaft, hebben Johns Hopkins-onderzoekers kleine, stervormige microdevices ontworpen die zich op het darmslijmvlies kunnen vastzetten en medicijnen in het lichaam kunnen afgeven.

door Johns Hopkins University School of Medicine

Johns Hopkins-onderzoekers ontwerpen kleine machines die medicijnen efficiënt afleveren
Een theragripper is ongeveer zo groot als een stofdeeltje. Dit wattenstaafje bevat tientallen kleine apparaatjes. Krediet: Johns Hopkins University.

David Gracias, Ph.D., een professor aan de Johns Hopkins University Whiting School of Engineering, en Johns Hopkins gastro-enteroloog Florin M.Selaru, MD, directeur van het Johns Hopkins Inflammatory Bowel Disease Center, leidden een team van onderzoekers en biomedische ingenieurs die ontwierp en testte vormveranderende microdevices die de manier nabootsen waarop de parasitaire haakworm zich hecht aan de darmen van een organisme.

Gemaakt van metaal en een dunne, vormveranderende film en bedekt met een warmtegevoelige paraffinewas, “theragrippers”, elk ongeveer zo groot als een stofvlek, kunnen mogelijk elk medicijn dragen en het geleidelijk in het lichaam afgeven.

Het team publiceerde deze week resultaten van een dierstudie als omslagartikel in het tijdschrift Science Advances .

Geleidelijke of verlengde afgifte van een medicijn is een lang gezocht doel in de geneeskunde. Selaru legt uit dat een probleem met geneesmiddelen met verlengde afgifte is dat ze vaak hun weg helemaal door het maagdarmkanaal banen voordat ze klaar zijn met het toedienen van hun medicatie.

“Normale vernauwing en ontspanning van de spieren van het maagdarmkanaal maken het onmogelijk dat geneesmiddelen met verlengde afgifte lang genoeg in de darm blijven zodat de patiënt de volledige dosis krijgt”, zegt Selaru, die al meer dan 10 jaar met Gracias samenwerkt. “We hebben gewerkt om dit probleem op te lossen door deze kleine medicijndragers te ontwerpen die autonoom aan het darmslijmvlies kunnen klemmen en de medicijnlading gedurende een gewenste tijdsduur in het maagdarmkanaal kunnen houden.”

Onderzoekers ontwerpen kleine machines die medicijnen efficiënt afleveren
Wanneer een open theragripper, links, wordt blootgesteld aan interne lichaamstemperaturen, sluit deze zich op de darmwand. In het midden van de grijper is een ruimte voor een kleine dosis van een medicijn. Krediet: Johns Hopkins University

Duizenden therapeuten kunnen worden ingezet in het maagdarmkanaal. Wanneer de paraffinewascoating op de grijpers de temperatuur in het lichaam bereikt, sluiten de apparaten autonoom en klemmen ze zich vast aan de dikke darmwand. De sluitende werking zorgt ervoor dat de kleine zespuntige apparaten in het slijmvlies graven en gehecht blijven aan de dikke darm, waar ze worden vastgehouden en hun medicijnvracht geleidelijk in het lichaam afgeven. Uiteindelijk verliezen de theragrippers hun grip op het weefsel en worden ze via een normale gastro-intestinale spierfunctie uit de darm verwijderd.

Gracias constateert de afgelopen jaren vorderingen op het gebied van biomedische technologie.

“We hebben de introductie gezien van dynamische, microfabricage slimme apparaten die kunnen worden bediend door elektrische of chemische signalen”, zegt hij. “Maar deze grijpers zijn zo klein dat batterijen, antennes en andere componenten er niet op passen.”

Therapeuten, zegt Gracias, vertrouwen niet op elektriciteit, draadloze signalen of externe bedieningselementen. “In plaats daarvan werken ze als kleine, samengedrukte veren met een temperatuurgestuurde coating op de apparaten die de opgeslagen energie autonoom op lichaamstemperatuur afgeeft .”

De Johns Hopkins-onderzoekers fabriceerden de apparaten met ongeveer 6000 theragrippers per 3-inch siliciumwafel. Bij hun dierproeven laadden ze een pijnstillend medicijn op de grijpers. Uit de studies van de onderzoekers bleek dat de dieren waaraan therapeuten werden toegediend, hogere concentraties van de pijnstiller in hun bloedbaan hadden dan de controlegroep. Het medicijn bleef bijna 12 uur in de systemen van de proefpersonen, tegenover twee uur in de controlegroep.

Bron https://medicalxpress.com/news/2020-11-tiny-machines-medicine-efficiently.html

(Help ons. Deel dit artikel a.u.b.)

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

een × 5 =

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.