Beskyttede dråber som ny transportvej for medicin

Mikrogeler danner en tynd beskyttende skal omkring en dråbe, indtil temperaturen stiger over 32°C. Derefter krymper mikrogelerne, og dråben opløses i den omgivende væske. En undersøgelse foretaget af forskere fra Göteborgs Universitet afslører nu den underliggende mekanisme bag denne proces. Opdagelsen kan revolutionere metoder til at målrette medicin til bestemte steder i kroppen.

Emulsioner består af adskillige dråber, der er til stede i en væske uden at opløses og blandes med væsken. For eksempel består mælk af fedtdråber stabiliseret af mælkeproteiner, der er dispergeret i vand.

I mange applikationer, såsom medicinlevering, er det vigtigt ikke kun at bevare dråbestrukturen, men også at være i stand til at kontrollere, hvornår dråberne opløses. Dette skyldes, at de indkapslede aktive ingredienser i dråben først bør frigives, når medicinen er kommet ind i kroppen.

Temperaturfølsomme emulsioner

Forskere fra flere universiteter, herunder Göteborgs Universitet, har introduceret et koncept med responsive emulsioner for at kontrollere, hvornår dråberne opløses.

"Idéen er at stabilisere emulsioner ved hjælp af temperaturfølsomme mikrogelpartikler, der tilpasser deres form til den omgivende temperatur. Ved stuetemperatur svulmer de i vand, men over 32°C krymper de og trækker sig sammen," forklarer Marcel Rey, forsker i Fysik ved Göteborgs Universitet og hovedforfatter af undersøgelsen offentliggjort i Nature Communications , med titlen "Interaktioner mellem grænseflader dikterer stimuli-responsiv emulsionsadfærd".

Forstå mekanismen

Det, der sker, når temperaturen kommer over 32°C, er, at dråberne opløses i den omgivende væske, da de ikke længere stabiliseres tilstrækkeligt af den beskyttende mikrogelskal. Selvom dette fænomen har været kendt i videnskaben i en længere periode, har forskerne nu afsløret, at den grundlæggende mekanisme, der driver stimuli-responsive emulsioner, involverer morfologiske ændringer i de stabiliserende mikrogeler.

"De morfologiske ændringer i de stabiliserende mikrogeler, udløst af ydre stimuli, spiller en afgørende rolle i at påvirke stabiliteten af ​​de tilknyttede emulsioner. Denne forståelse er grundlæggende for designet af mikrogeler, der er i stand til at stabilisere emulsioner ved stuetemperatur og samtidig lette opløsning ved kropstemperatur, " forklarer Marcel Rey.

De stabiliserende mikrogeler kan betragtes som både partikler og polymerer. Partikelkarakteren fører til en høj stabilitet af emulsionen, mens polymerkarakteren gør, at mikrogelerne reagerer på ydre påvirkninger, der fører til opløsning af dråberne. Opnåelse af temperaturfølsomme emulsioner kræver en delikat balance, der kræver en minimal partikelkarakter for stabilitet og en væsentlig polymerkarakter for hurtig og pålidelig opløsning af dråberne.

Emulsioner kan skræddersyes

"Nu hvor vi forstår, hvordan responsive emulsioner fungerer, kan vi tilpasse dem til specifikke krav. Mens vores nuværende indsats har været begrænset til laboratorieeksperimenter med temperaturafhængighed, undersøger vi aktivt udviklingen af ​​mikrogel-stabiliserede emulsioner, der reagerer på pH i omgivende væske," forklarer Marcel Rey.

Farmaceutisk forskning med fokus på målrettet medicin er afgørende. Målet er at levere medicin i en højere koncentration til specifikke syge områder af kroppen i stedet for at påvirke hele kroppen.

"Responsive emulsioner rummer et stort potentiale som et præcist værktøj til at levere medicin til specifikke områder i kroppen. Selvom der er behov for yderligere forskning, ser fremtiden lovende ud, og fremskridt kan forventes i løbet af de næste 10 år," siger Marcel Rey.

Flere oplysninger: Marcel Rey et al., Interaktioner mellem grænseflader dikterer stimuli-responsiv emulsionsadfærd, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-42379-z

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af Göteborgs Universitet