Lægemiddelleverende mikromotorer behandler deres første bakterielle infektion i maven

Nanoingeniører ved University of California San Diego har for første gang demonstreret at bruge mikromotorer til at behandle en bakteriel infektion i maven. Disse små køretøjer, hver omkring halvdelen af ​​bredden af ​​et menneskehår, svømme hurtigt gennem maven, mens du neutraliserer mavesyre og derefter frigiver deres last af antibiotika ved den ønskede pH. Forskere offentliggjorde deres resultater den 16. august i Naturkommunikation .

Denne mikromotoraktiverede leveringstilgang er en lovende ny metode til behandling af mave- og mave-tarmsygdomme med syrefølsomme lægemidler, sagde forskere. Indsatsen er et samarbejde mellem forskningsgrupperne af nanoingeniørprofessorerne Joseph Wang og Liangfang Zhang ved UC San Diego Jacobs School of Engineering. Wang og Zhang var pionerer inden for forskning i in vivo drift af mikromotorer, og denne undersøgelse repræsenterer det første eksempel på lægemiddelleverende mikromotorer til behandling af bakteriel infektion.

Mavesyre kan være ødelæggende for oralt administrerede lægemidler, såsom antibiotika og proteinbaserede lægemidler. Lægemidler til behandling af bakterielle infektioner, sår og andre sygdomme i maven tages normalt med yderligere stoffer, kaldet protonpumpehæmmere, at undertrykke mavesyreproduktion. Men når det tages over længere perioder eller i høje doser, protonpumpehæmmere kan forårsage uønskede bivirkninger, herunder hovedpine, diarré og træthed. I mere alvorlige tilfælde, de kan forårsage angst eller depression.

Mikromotorerne har en indbygget mekanisme til at neutralisere mavesyre og effektivt levere deres lægemiddellast i maven – uden brug af protonpumpehæmmere.

"Det er en et-trins behandling med disse mikromotorer, kombinere syreneutralisering med terapeutisk virkning, "sagde Berta Esteban-Fernández de Ávila, en postdoktor i Wangs forskningsgruppe ved UC San Diego og en medførsteforfatter af papiret.

Hver mikromotor består af en sfærisk magnesiumkerne belagt med et beskyttende lag af titaniumdioxid, efterfulgt af et lag af antibiotikum clarithromycin, og et ydre lag af en positivt ladet polymer kaldet chitosan, der gør det muligt for motorerne at klæbe til maven.

Denne binding forstærkes også af fremdriften af ​​mikromotorerne, som er drevet af mavens egen syre. Magnesiumkernerne reagerer med mavesyre, genererer en strøm af brintmikrobobler, der driver motorerne rundt inde i maven. Denne reaktion reducerer også midlertidigt mængden af ​​syre i maven, forøgelse af pH -niveauet nok til at tillade mikromotorerne at frigive lægemidlet og udføre behandling. Den normale mave -pH genoprettes inden for 24 timer.

Forskere testede mikromotorerne i mus med Helicobacter pylori infektioner. Mikromotorerne - pakket med en klinisk dosis af antibiotikum clarithromycin - blev administreret oralt en gang dagligt i fem på hinanden følgende dage. Bagefter, forskere evaluerede bakterietallet i hver musemave og fandt ud af, at behandling med mikromotorerne var lidt mere effektiv, end når den samme dosis antibiotika blev givet i kombination med protonpumpehæmmere.

Mikromotorerne er for det meste lavet af biologisk nedbrydelige materialer. Magnesiumkernerne og polymerlagene opløses af mavesyre uden at producere skadelige rester.

Forskere siger, at selvom de nuværende resultater er lovende, dette arbejde er stadig på et tidligt stadie. Holdet planlægger fremtidige undersøgelser for yderligere at evaluere mikromotorernes terapeutiske ydeevne in vivo og sammenlign det med andre standardterapier mod mavesygdomme. Forskere planlægger også at teste forskellige lægemiddelkombinationer med mikromotorerne til behandling af flere sygdomme i maven eller i forskellige dele af mave-tarmkanalen. Samlet set, forskerne siger, at dette arbejde åbner døren til brugen af ​​syntetiske motorer som aktive leveringsplatforme for in vivo behandling af sygdomme.