Udvikling af nanosystemer, der lettere kan krydse mave-tarmkanalen og blod-hjerne-barrierer

En række lægemidler - fra insulin til cancerkemoterapi - kan kun leveres via injektioner, som er langt sværere for patienterne end at tage en simpel tablet eller pille. Det kan også være dyrere, da denne type lægemidler skal forberedes meget omhyggeligt og nogle gange kun kan administreres i kliniske omgivelser.

Ravikumar Majeti, PhD, en professor i farmaceutiske videnskaber ved Texas A&M Irma Lerma Rangel College of Pharmacy, og hans team arbejder på et middel til at løse dette problem. De tror, ​​at nanosystemer (små partikler, der kan interagere med celler) er svaret på at levere disse typer af vanskelige at administrere lægemidler oralt, og de tror, ​​de har fundet en måde, hvilket de har rapporteret i en artikel offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskabelige rapporter .

På mange måder, holdet har taget stykker af eksisterende viden til at formulere en ny lægemiddelbærer. Forskerholdets overordnede tilgang, målrettet nanosystem-medikamentlevering, er en populær metode i moderne farmakologi, fordi bittesmå materialer kan få stoffet derhen, hvor det er nødvendigt langt bedre, end traditionelle metoder kan.

Problemet er, de nuværende metoder til målrettet medicinafgivelse bruger ligander, der skal udkonkurrere de ligander, der er naturligt til stede i kroppen. På den anden side, Kumars teams nanopartikler binder sig ikke-konkurrencedygtigt, hvilket betyder, at cellerne stadig vil optage partiklen, selvom de er mættede med naturligt forekommende ligander. For at opnå den ikke-konkurrencedygtige aktive transport, Kumar-holdet brugte gamboginsyre, et naturprodukt, der er kendt for sin evne til at dræbe kræftceller.

"Vores strategi er ikke-konkurrencedygtig aktiv transport, " sagde Kumar. "Disse nanosystemer har evnen til at krydse tarmbarrieren for at nå andre dele af kroppen og forblive i cirkulation i lang tid." Denne evne til at krydse tarmbarrieren i tilstrækkelige mængder har været et stort problem med oral medicin - og en del af hvorfor insulin, for eksempel, er injiceret, ikke sluges. I dette tilfælde, nanopartiklerne får kroppen til selv at hjælpe stoffet med at blive absorberet.

"Måden vi sætter disse ting sammen på er fuldstændig ny, " sagde Kumar. "Denne tilgang muliggør udviklingen af ​​bærersystemer, der ikke har nogen ækvivalent i verden af ​​konkurrerende ligander."

Systemet kan også trænge ind i blod-hjerne-barrieren, som kan have vigtige konsekvenser for lægemidler, der skal nå hjernen - at angribe hjernetumorer, for eksempel.

"Vi kan finjustere nanosystemerne til at matche den pågældende sygdom, " sagde Gangula Raghu, PhD, en af ​​forskerne i Kumars laboratorium og en medforfatter af papiret. "Det er også relativt nemt at justere tidspunktet for frigivelsen af ​​lægemidlet, enten hurtigt eller langsomt, afhængig af patientens behov. For eksempel, sådanne systemer kan designes til at gavne diabetespatienter ved at lette lever (lever) og perifer insulin i en enkelt dosis."

Nøjagtige koncentrationer af det aktive lægemiddel og liganddensiteten på partiklen kan også 'tunes' ved at kontrollere forholdet mellem funktionelle og ikke-funktionelle polymerer. Dette kan opfattes som at svare til at tilføje både ægte sukker (den 'funktionelle polymer') og kunstigt sødemiddel (den 'ikke-funktionelle polymer') til din iste. Hvis du forsøger at få præcis et bestemt antal kalorier, du kan tilføje mere eller mindre ægte sukker for at nå det mål. For at få drikkevaren til samme konsistens og sødme, du vil derefter tilføje kunstige, kaloriefri sødestoffer for at udligne forskellen. Den samme grundlæggende teori gælder for at opnå den helt rigtige mængde aktiv medicin.

"Vi tror virkelig, at disse små partikler vil åbne nye veje i receptor-medieret oral levering af dårligt opløselige og permeable forbindelser, der udgør omkring 40 procent af de nye kemiske enheder, der kræver specialiserede leveringssystemer, " sagde Meenakshi Arora, PhD, et andet medlem af Kumars laboratorium og medforfatter af papir.

"Jeg er glad for, at dette arbejde er meget oversætteligt til klinikken, " tilføjede Prabhjot Saini, PhD, et andet laboratoriemedlem og medforfatter til undersøgelsen. "Vores arbejde er meget anvendeligt til faktiske patienter, der har behov for livreddende medicin - og de er grunden til, at vi gør, hvad vi gør."