Mikroblasen schmuggeln Drogen transdermal

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Medizinischen Klebstoff Patches sind eine bevorzugte Methode der Lieferung für alles vom Nikotin zu Hormonen, Reisekrankheit Medikamente geworden. Drexel University Forscher versuchen, die Möglichkeiten dieses Systems zu erweitern – Transdermal Anlieferung genannt – mit Hilfe eines ausgeklügelten Lieferfahrzeug und ein Ultraschall "Push" oder Druck von Schallwellen.

Der Vorteil der transdermalen Drug-Delivery ist die Fähigkeit, die Freisetzung des Medikaments in den Blutkreislauf zu regulieren und eine direktere Interaktion der Behandlung mit den betroffenen Bereich zu fördern. Aber die Herausforderung dieser Methode ist, dass die Haut sehr gut an den Körper vor Eindringlingen zu schützen – sogar die hilfreiche Art.

Nikotin und Medizin derzeit über Pflaster geliefert-Moleküle sind klein genug, um durch die Poren passieren. Ein etwas größeres Paket schleichen – sagen, Insulin oder Arthritis Medikamente – vorbei die Abwehrkräfte des Körpers epidermalen erfordert ein bisschen mehr biologische Tricks.

Steven P. Wrenn, Drexels College of Engineering, und Peter A. Lewin, aus Drexel Schule für biomedizinische Technik, Wissenschaft und Gesundheitswesen, sind die treibenden Kräfte hinter dieser Forschung. Ihr Team untersucht die molekularen Architektur der menschlichen Haut und bestimmte vielversprechende Medikamente und Verbindungen sowie die Mechanik einer Ultraschall-Schnittstelle muss die Fähigkeiten des transdermalen Drug-Delivery ausgeweitet werden.

Ihre Arbeit ist Teil eines größeren Trends: mehr und mehr, Forscher erkunden fortschrittliche Materialien und Herstellung Techniquesfor biomedizinische Anwendungen. Neue, hochpräzise Technologien und eine schnellere, personalisierte Herstellungsmethoden ermöglichen Ingenieure entwerfen auf kleineren Maßstäben, wie Sie benötigt, um den menschlichen Körper zu durchqueren.

Das Paket

Die Drexel-Team freut sich auf ein Medikament namens Methotrexat (MTX) als Beispiel für die Ladung, die eines Tages transportiert werden konnten, in den Körper unter Verwendung eines Ultraschalls "Pflaster." MTX ist zur Behandlung von Arthritis und verschiedene Arten von Krebs. Es wird in der Regel oral eingenommen, aber nach längerem Gebrauch kann es giftig für die Leber geworden. Diese Nebenwirkung kann vermieden werden, wenn das Medikament transdermal, geliefert wurden, wie die betroffene Zellen einen Großteil der Medikamente verwenden würde, bevor es die Leber erreichen konnte.

MTX ist ein idealer Kandidat für die topische Anwendung, jedoch nicht, weil seine Moleküle zu groß, um durch die Poren der Haut leicht zu passieren sind. Es ist auch leicht in Wasser gelöst, d.h., um wirksam zu sein, muss es enthalten und geschützt, bis sie ihr Ziel erreicht.

Der Träger

NCC Gruppe ist ein Schiff, das Transportieren der Medizin und dringen in die Haut erste Linie der Verteidigung kann entwerfen: das Stratum Corneum. Diese Barriere ist die körpereigene Äquivalent von einer Ziegelmauer mit abgestorbenen Zelle Ziegel und ein Lipid-Mörtel gebaut.

Die Gruppe markiert die Liposomen, eine vorgefertigte Lipid-Sac gefüllt mit Wasser, als Träger. Liposomen sind ideale Kandidaten für den Job, weil sie von dem gleichen Lipid-Substrat als Stratum Corneum "Mörser" gemacht werden, so dass sie die Haut, praktisch unbemerkt passieren können.

Das Team ist auch die Sacs engineering, also sie herzhaft genug sind, um zu überleben eine transdermale Push, aber in der Lage seins geöffnet um die Medizin einmal im Inneren des Körpers zu lösen.

Die Push und Pop

Nach Zureden öffnen die Liposomen durch die Epidermis der einstellbaren Ultraschall-Patch "pop würde", um das Medikament zu bringen.

Aber diese Interaktion ist, wo das eigentliche Problem liegt. Die Liposomen, während ein perfektes Handwerk zur Herstellung eine schleichende, transdermale Eintrag ist nicht robust genug, um die Intensität des Ultraschalls erforderlich, um es durch die Haut schieben zu widerstehen.

NCC Gruppe entwickelt eine kreative Lösung für dieses Dilemma durch Zugabe von ein wenig Ballast auf das Liposomen Schiff in Form von winzigen Gas gefüllte Säcke Mikrobläschen genannt.

Mikroblasen reagieren auf Ultraschall auf zwei Arten, die Schlüssel zu den Liposomen transdermale Reise einen Erfolg werden. Erstens können sie per Ultraschall auf eine Intensität sanft genug, um die Liposomen intakt zu halten geschoben werden. Nisten die Mikrobläschen im Inneren ein Liposom ist analog zur Anhebung der Segel auf einem Boot in den Wind einfangen.

Zweitens, wenn die Intensität des Ultraschalls ein bisschen aufgedreht ist, verursacht es Mikroblasen zu wackeln wie eine Feder und — wenn die Intensität hoch genug ist – pop. NCC Gruppe hat gezeigt, dass diese Gas-Implosionen in der Nähe der Liposomen es, Aufreißen können, wodurch die Auszahlung seines Inhalts.

Ein wesentlicher Vorteil ihres Ansatzes gegenüber aktuellen Transdermal Anlieferung Methoden ist, dass es leicht angepasst werden könnte, um für eine breite Palette von Drogen und anderen biologischen Produkten zu arbeiten.

Die Zukunft

Durch die Kombination dieser Ergebnisse, schlägt das Team, dass ein Liposom, beladen mit einer Nutzlast von Medizin und mit Mikrobläschen einen Ultraschall "Wind" zu Segeln ist die Epidermis zu durchqueren und in den Körper gelangen können. Eine Anpassung an die Ultraschall-Frequenz könnte dann die Mikrobläschen pop und Aufplatzen der Liposomen um die Medizin zu lösen.

Mit einer kräftigen Prise Forschung auf Liposomen-Architektur im Gange, werden der nächste Schritt für die Gruppe zur Feinabstimmung der Ultraschall-Patch-Delivery-System und eine erfolgreiche transdermale Push hinarbeiten.

Anmerkung der Redaktion: Die Forscher in Behind the Scenes Artikel dargestellt wurden unterstützt durch die National Science Foundation , die Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik beauftragt. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Siehe die hinter die Kulissen-Archiv.