Gel der går i stykker, sætter sig sammen igen kunne forbedre levering af orale lægemidler

Et fremvoksende hydrogelmateriale med kapacitet til at nedbryde og spontant reformere i mave -tarmkanalen kan hjælpe forskere med at udvikle mere effektive metoder til oral lægemiddeltilførsel.

"Størstedelen af ​​lægemidler og næringsstoffer absorberes i kroppen i tarmene, men for at komme dertil, de skal krydse maven - en meget sur, hårde omgivelser, der kan forstyrre de aktive molekyler i lægemidler, "siger Kelly Schultz, en lektor i kemisk og biomolekylær teknik i Lehigh University's P.C. Rossin College of Engineering and Applied Science.

Schultz og fjerdeårs kemiteknik Ph.D. studerende Nan Wu studerer kovalente tilpasningsdygtige hydrogeler (CAH'er), som er designet til at frigive molekyler, da de mister polymer i maven, men derefter re-gelerer på egen hånd, som beskytter molekylerne og giver dem mulighed for at forblive aktive til målrettet levering i tarmene. Teamets mikrorheologiske forskning er omtalt i en artikel og indersideomslag i det aktuelle nummer af Soft Matter .

For at karakterisere materialet og give indsigt i dets farmaceutiske potentiale, Wu har genanvendt en mikrofluid-enhed, der oprindeligt blev udviklet i Schultz 'laboratorium til forskning i stof og hjemmeplejeprodukter for at skabe en "GI-kanal-på-en-chip". Den eksperimentelle opsætning giver hende mulighed for at udveksle det flydende miljø omkring gelen for at efterligne pH -miljøet for alle organerne i mave -tarmkanalen, simulere, hvordan materialet ville reagere over tid, hvis det indtages.

Ved hjælp af mikrorheologi, Wu indsamler mikroskopidata og måler, hvor mange partikler der befinder sig i gelen, hvor nogle eksperimenter tager timer og andre spænder over dage, afhængigt af fordøjelsesorganet, hun replikerer. Wu sporer partiklerne ved hjælp af en algoritme, der giver videnskabeligt meningsfuld information om materialets egenskaber, som oprindeligt blev udviklet af University of Colorado ved Boulder professor Kristi S. Anseth.

"CAH'er udviser usædvanlig spontan re-gelering, der virkelig er overraskende, "Siger Schultz." Typisk, geler nedbrydes ikke og reformeres derefter uden ekstra stimuli som disse gør. Vi har demonstreret levedygtighed af CAH'er som midler til oral lægemiddel- og næringsstoflevering, og nu begynder vi at arbejde på molekylære frigivelsesstudier og tilføjer andre komponenter for at gøre eksperimenterne mere komplekse. "

Wu har undersøgt disse materialer i løbet af hele sin ph.d. undersøgelser, siger Schultz. "Hun udfører fantastisk arbejde og er forpligtet til at forstå alle aspekter af forskningen."

Schultz 'forskningslaboratorium fokuserer på karakterisering af kolloidale og polymere gel -stilladser og udvikling af nye teknikker til at karakterisere disse komplekse systemer, som spiller vigtige roller inden for områder som sundhedspleje og forbrugerprodukter.

"Det, vi laver inden for biomaterialer, er noget unikt:Der er meget arbejde med tværbindingskemi og faktisk udvikling af disse materialer, og der er meget dyreforsøg, der implanterer og tester dem, men der er ikke så meget arbejde i midten. Der ligger en stor mystik mellem at designe et materiale og forstå, hvad der foregår, når det fungerer. Vi forsøger at finde nye måder, hvorpå vi kan replikere, hvad der foregår inde i et dyr eller en person og indsamle vigtige målinger for at forbinde prikkerne og informere yderligere undersøgelser. "