Nanodiamond-indlejrede kontaktlinser kan forbedre behandlingen af ​​glaukom

(Phys.org) — Inden 2020, næsten 80 millioner mennesker forventes at have glaukom, en lidelse i øjet, hvis det ikke behandles, kan beskadige synsnerven og i sidste ende føre til blindhed.

Sygdommen forårsager ofte tryk i øjet på grund af en ophobning af væske og en nedbrydning af det væv, der er ansvarlig for at regulere væskedræningen. Læger behandler almindeligvis glaukom ved hjælp af øjendråber, der kan hjælpe øjet med at dræne eller reducere væskeproduktionen.

Desværre, patienter har ofte svært ved at holde sig til de doseringsskemaer, som deres læger har foreskrevet, og medicinen - når den administreres gennem dråber - kan forårsage bivirkninger i øjet og andre dele af kroppen.

I hvad der kunne være et væsentligt skridt i retning af at forbedre behandlingen af ​​glaukom, forskere fra UCLA School of Dentistry har skabt et lægemiddelleveringssystem, der kan have mindre alvorlige bivirkninger end traditionel glaukommedicin og forbedre patienternes evne til at overholde deres ordinerede behandlinger. Forskerne bandt lægemidler til bekæmpelse af glaukom sammen med nanodiamanter og indlejrede dem på kontaktlinser. Lægemidlerne frigives i øjet, når de interagerer med patientens tårer.

Den nye teknologi viste store løfter for vedvarende glaukombehandling og, som en sidegevinst, nanodiamant-lægemidlet forbedrede endda kontaktlinsernes holdbarhed.

Studiet, ledet af Dr. Dean Ho, professor i oral biologi og medicin og meddirektør for Jane og Jerry Weintraub Center for Reconstructive Biotechnology ved UCLA School of Dentistry, vises online i det peer-reviewede tidsskrift ACS Nano .

Nanodiamanter, som er biprodukter af konventionelle minedrifts- og raffineringsprocesser, er cirka fem nanometer i diameter og er formet som små fodbolde. De kan bruges til at binde et bredt spektrum af lægemiddelforbindelser og gøre det muligt for lægemidler at blive frigivet i kroppen over en længere periode.

For at levere en stabil frigivelse af medicin i øjet, UCLA-forskerne kombinerede nanodiamanter med timololmaleat, som er almindeligt anvendt i øjendråber til at håndtere glaukom. Når det påføres de nanodiamant-indlejrede linser, timolol frigives, når det kommer i kontakt med lysozym, et enzym, der er rigeligt i tårer.

"At levere timolol gennem udsættelse for tårer kan forhindre for tidlig frigivelse af lægemidler, når kontaktlinserne opbevares, og kan tjene som en smartere vej mod lægemiddellevering fra en kontaktlinse." sagde Kangyi Zhang, med-førsteforfatter af undersøgelsen og en kandidatstuderende i Ho's laboratorium.

En af ulemperne ved traditionelle timololmaleatdråber er, at så lidt som 5 procent af lægemidlet rent faktisk når det tilsigtede sted. En anden ulempe er burst release, hvor størstedelen af ​​lægemidlet afgives for hurtigt, som kan få betydelige mængder af lægemidlet til at "lække" eller spilde ud af øjet og, i de alvorligste tilfælde, kan forårsage komplikationer såsom uregelmæssig hjerterytme. Dråber kan også være ubehagelige at administrere, hvilket får mange patienter til at stoppe med at bruge deres medicin.

Men kontaktlinserne udviklet af UCLA-teamet undgik med succes burst release-effekten. Aktiviteten af ​​den frigivne timolol blev verificeret ved en primær human-celle undersøgelse.

"Ud over nanodiamonds' løfte som udløste lægemiddelleveringsmidler til øjensygdomme, de kan også gøre kontaktlinserne mere holdbare i løbet af indsættelsen, brug og fjernelse, og mere behagelig at have på, " sagde Ho, som også er professor i bioteknik og medlem af Jonsson Comprehensive Cancer Center og California NanoSystems Institute.

Selv med nanodiamanter indlejret, linserne havde stadig gunstige niveauer af optisk klarhed. Og, selvom mekaniske tests bekræftede, at de var stærkere end normale linser, der var ingen synlige ændringer i vandindholdet, hvilket betyder, at kontaktlinsernes komfort og permeabilitet for ilt sandsynligvis vil blive bevaret.

Tidligere UCLA undersøgelser har vist, at nanodiamanter potentielt kan bruges til at behandle andre sygdomme og lidelser, herunder kræft og osteonekrose i kæben.

"Denne opdagelse repræsenterer pipeline af innovation, der kommer fra Dr. Ho's team, " sagde Dr. No-Hee Park, dekan for Tandlægeskolen. "Dr. Ho er en visionær inden for sit felt, og hans fremskridt genererer fortsat betydelig spænding vedrørende brugen af ​​nanodiamanter i biologi og medicin."

Andre forfattere af undersøgelsen var Ho-Joong Kim, med-førsteforfatter og postdoc-forsker, som tidligere var i Ho's laboratorium og nu er professor ved Chosun University i Sydkorea, og Laura Moore, en medicinstuderende ved Northwestern University, som også er kandidatstuderende i Ho's laboratorium.