Højteknologisk gel hjælper med levering af lægemidler

Lægemidler, der hjælper med at forhindre dannelsen af ​​uønskede eller skadelige proteiner, er i øjeblikket ved at blive udviklet til at behandle en række sygdomme, bl. herunder kræft. Lægemidlerne er baseret på lille interfererende RNA, eller siRNA, som er stykker af nukleinsyrer, der virker ved at forstyrre produktionen af ​​proteiner. Men at få disse stoffer til det rigtige mål, såsom en tumor, forbliver udfordrende, fordi siRNA'er kan nedbrydes hurtigt i kroppen - hvilket gør systemisk levering ineffektiv. De kan også have nogle problemer med at komme ind i celler, hvor de udfører deres arbejde.

Eben Alsberg, Richard og Loan Hill professor i bioteknik og ortopædi ved University of Illinois i Chicago, og kolleger rapporterer om en hydrogel-baseret bærer, der kan levere siRNA'er direkte, hvor de er nødvendige. De rapporterer deres resultater i Videnskabens fremskridt .

Andre forskere har haft en vis succes med at forbinde siRNA-molekylerne med andre materialer for at danne nanopartikler, der hjælper med at forhindre siRNA-nedbrydning og hjælper stofferne med at trænge ind i cellerne. Men systemisk leveret nanopartikel-inkorporerede lægemidler har en tendens til at have lave hastigheder for at nå målrettede celler, nødvendiggør flere doser for at have den ønskede effekt, hvilket øger risikoen for negative bivirkninger.

Biologisk kompatible hydrogeler er blevet brugt til at levere biologiske stoffer eller lægemidler direkte til specifikke områder i kroppen. En medikamentinfunderet hydrogelprop eller et lag kan placeres direkte, hvor lægemidlet er nødvendigt - f.eks. i et led eller ved knoglebrud, eller endda injiceret.

Men et problem har været, at lægemidler, der er fyldt i hydrogeler, ofte diffunderer hurtigt ud til omgivende celler og væv, giver et indledende udbrud af medicin og ikke meget mere. Frigivelsen kan forsinkes ved at ændre porøsiteten af ​​hydrogelen, dets nedbrydningshastighed og ved at pille ved lægemidlets affinitet til hydrogelen.

Alsberg sammen med Matthew Levy, lektor i biokemi ved Albert Einstein College of Medicine, og deres kolleger udviklede en unik hydrogelstrategi, der giver mulighed for mere kontrol over frigivelsen af ​​siRNA'er over tid. Ved kemisk at koble siRNA'et til hydrogelen via en linker, der kan nedbrydes i kroppen, de kan kontrollere frigivelsen af ​​lægemidlet. Når hydrogelen placeres i et vandbaseret miljø, såsom en biologisk organisme, vand bryder linkeren mellem siRNA'et og hydrogelen, frigivelse af stoffet. I denne form for system, frigivelsen af ​​lægemidlet forlænges sammenlignet med, når siRNA'et kun er fysisk fanget i hydrogelen.

"Vi kan muligvis bruge denne teknologi i fremtiden til, for eksempel, forhindre produktionen af ​​visse proteiner, der vides at fremme visse sygdomme, eller for at hjælpe med at transformere stamceller til celler, der er nødvendige for at reparere beskadiget væv såsom knogle eller brusk, sagde Alsberg.