Nøjagtige lægemiddeldoseringer med protonfælder

Forskere ved Linköpings Universitet, Sverige, har udviklet en protonfælde, der gør organiske elektroniske ionpumper mere præcise ved levering af lægemidler. Den nye teknik kan reducere lægemiddelbivirkninger, og på længere sigt, ionpumper kan hjælpe patienter med symptomer på neurologiske sygdomme, for hvilke der ikke findes effektive behandlinger. Resultaterne er offentliggjort i Videnskabens fremskridt .

Cirka 6% af verdens befolkning lider af neurologiske sygdomme som epilepsi, Parkinsons sygdom, og kroniske smerter. Imidlertid, aktuelt tilgængelige lægemiddelleveringsmetoder - hovedsageligt tabletter og injektioner - placer lægemidlet på steder, hvor det ikke er nødvendigt. Dette kan føre til bivirkninger, der skader patienten.

"Økologiske elektroniske ionpumper har et enormt potentiale til brug i behandling og diagnosticering af neurologiske sygdomme. De kunne fungere på samme måde som de insulinpumper, der allerede er i brug, men leverer stoffet direkte ind i nervesystemet. Vores seneste opdagelse er en protonfælde, der gør den leverede mængde endnu mere præcis, siger Daniel Simon, lektor i Laboratoriet for Økologisk Elektronik, Institut for Videnskab og Teknologi ved Linköpings Universitet.

Daniel Simons forskergruppe har tidligere udviklet en organisk elektronisk ionpumpe med leveringsudtag helt ned til 20 x 20 mikrometer. Det bør være muligt at implantere sådanne anordninger for at afgive lægemidler på præcis det ønskede sted i nervesystemet. Forskerne håber, at det vil være muligt at bruge ionpumpen til at opdage og standse udviklingen af ​​neurologiske symptomer, før patienten bemærker dem.

Tidligere eksperimenter blev udført på skiver af musehjerne, brug af det naturligt forekommende signalstof GABA (gamma-aminosmørsyre) som aktivt lægemiddel. GABA er et hæmmende signalstof, der naturligt findes i hjernen. Når mængden af ​​GABA stiger, nerveceller er mindre tilbøjelige til at overføre nerveimpulser til den næste celle. Et neurologisk anfald, som forekommer ved epilepsi, hvor hjernens nerveceller bliver overaktive, er på denne måde forhindret. Når ionpumpen er konfigureret til at transportere GABA fra et elektrolytreservoir uden for kroppen til det ønskede sted i nervesystemet, der bruges en lille spænding, som "pumper" den positivt ladede GABA gennem en transportkanal. Metoden er kendt som elektroforese. Imidlertid, positive brintioner, protoner, fra elektrolytopløsningen ledsage GABA gennem kanalen. Dette fører til upræcis dosering og et fald i vævets pH (gør det mere surt), som kan give bivirkninger.

Forskergruppen ved Linköpings Universitet har nu forbedret ionpumpen. Ved at indføre protonfælder langs transportkanalen, antallet af protoner, der passerer, kan reduceres betydeligt. Protonfælden består af palladium, et ædelmetal, der reagerer let - og næsten udelukkende - med brint og dermed fanger de positivt ladede protoner. Protonfælderne betyder, at ionpumpen kan levere en mere præcis dosis af lægemidlet, da det påførte potentiale svarer næsten nøjagtigt til mængden af ​​GABA, der transporteres af elektroforeseprocessen.

"Jeg tror på, at vi om nogle år vil se organiske bioelektroniske ionpumper blive brugt i behandlingen af ​​mange neurologiske sygdomme. Protonfælden kan integreres i alle organiske bioelektroniske ionpumper, og vores opdagelse har bragt praktiske anvendelser meget tættere på, " siger Xenofon Strakosas, stabsforsker og co-first-forfatter med Maria Seitanidou, postdoc, både på Laboratoriet for Økologisk Elektronik, af artiklen i Videnskabens fremskridt .