Hudplaster kunne smertefrit levere vacciner, kræftmedicin på et minut

Melanom er en dødelig form for hudkræft, der har været stigende i USA i de sidste 30 år. Næsten 100, 000 nye tilfælde af melanom diagnosticeres hvert år, og 20 amerikanere dør hver dag af det, ifølge American Academy of Dermatology. Nu, forskere har udviklet et hurtigtvirkende hudplaster, der effektivt leverer medicin til at angribe melanomceller. Enheden, testet i mus og humane hudprøver, er et fremskridt mod at udvikle en vaccine til behandling af melanom og har udbredt anvendelse til andre vacciner.

Forskerne vil præsentere deres resultater i dag på American Chemical Society (ACS) National Meeting and Exposition efterår 2019.

"Vores plaster har en unik kemisk belægning og virkningsmåde, der gør det muligt at anvende og fjerne det fra huden på bare et minut, mens den stadig leverer en terapeutisk dosis medicin, "siger Yanpu He, en kandidatstuderende, der hjalp med at udvikle enheden. "Vores plastre fremkalder et robust antistofrespons i levende mus og viser løfte om at fremkalde et stærkt immunrespons i menneskelig hud."

Lokale salver kan give medicin til huden, men de kan kun trænge et lille stykke igennem den. Mens sprøjter er en effektiv lægemiddelleveringsmetode, de kan være smertefulde. Sprøjter kan også være ubelejligt for patienter, fører til manglende overholdelse.

Microneedle patches, fremstillet med en lag-for-lag (LbL) belægningsmetode, er en let, smertefri måde at administrere behandlingen på. Med LbL-processen, forskere dækker en overflade med molekyler af skiftevis positiv og negativ ladning. For at der dannes en robust lægemiddelfilm på plasterets overflade, hvert tilstødende lag skal være stærkt tiltrukket af hinanden og også til mikronålen. "Men denne attraktion gør hele filmen meget klæbrig, '"Bemærker han." Tidligere metoder, som har bevaret denne 'klæbrige' natur, kan tage op til 90 minutter, før en tilstrækkelig mængde medicin forlader plasteret og kommer ind i huden. "

Paula T. Hammond, Ph.d., sammen med sine kandidatstuderende han, Celestine Hong og andre kolleger ved Massachusetts Institute of Technology (MIT), udtænkt en vej rundt om dette problem. De designede en ny pH-reagerende polymer med to dele. "Den første del indeholder amingrupper, der er positivt ladede ved den pH, hvor vi laver mikronålene, men det bliver neutralt ved hudens pH, " siger han. "Den anden del indeholder carboxylsyregrupper uden ladning, når mikronålene laves, men som bliver negativt ladet, når plasteret påføres huden, så der er en generel ændring i ladningen fra positiv til negativ." Mens klæbrige negativ-positiv-negative lag stadig kræves til LbL-filmkonstruktion, holdets plaster skifter hurtigt til at afvise negative-negative-negative lag, når de placeres på huden. Efter at mikronålene har gennemboret huden og implanteret LbL-lægemiddelfilmen under huden, stoffet forlader plasteret hurtigt.

Brug af kyllinge-ovalbumin som et modelantigen, holdet vaccinerede mus med deres plastre, og sammenlignede resultaterne med intramuskulære og subkutane injektioner. Mikronålebehandlingen producerede ni gange antistofniveauet sammenlignet med intramuskulære injektioner (f.eks. bruges til influenza-indsprøjtninger) og 160 gange antistofniveauet sammenlignet med subkutane injektioner (f.eks. bruges til mæslingevacciner). De så også effektiv immunaktivering i kirurgiske prøver af menneskelig hud.

"Vores patch -teknologi kunne bruges til at levere vacciner til bekæmpelse af forskellige infektionssygdomme, "Hammond siger." Men vi er spændte på muligheden for, at plasteret er et andet redskab i onkologernes arsenal mod kræft, specifikt melanom. "

For at lave en melanomvaccine, forskerne udviklede et antigen, der inkluderer en markør, der ofte overudtrykkes af melanomceller, samt en adjuvans, som skaber et generaliseret faresignal for immunsystemet og øger dets reaktion. Derefter, de testede forskellige LbL -mikronålfilmarrangementer af antigen og adjuvans i immunceller afledt af mus. Fra disse forsøg, forskerne identificerede den optimale LbL -mikronålsstruktur, der ser ud til at aktivere immunceller, der er direkte tilgængelige i huden. Hos levende mus, disse celler kunne på tur, migrere til lymfesystemet og rekruttere andre immunceller til at angribe melanomatumoren. Forskerne planlægger nu at teste plastrene på melanom-tumorer hos mus.

"Vi bruger billig kemi og en simpel fremstillingsplan til at transformere vaccination, "Siger Hammond." I sidste ende, vi ønsker at få en enhed godkendt og på markedet."