Lagdelte kamre åbner et vindue til frigivelse af lægemidler

Implanterbare arrays af mikrokamre viser potentiel kapacitet til at holde og frigive præcist kontrollerede mængder af lægemidler på kommando, rapporterer A*STAR-forskere med kolleger i Singapore, Rusland og Det Forenede Kongerige.

En nær-infrarød laserstråle virker til at bryde udvalgte mikrokamre op på det nødvendige tidspunkt. "Dette nær-infrarøde lys er den perfekte måde at udløse lægemiddelfrigivelse på, da det har den maksimale penetration i biologiske væv, " siger Maxim Kiryukhin fra A*STAR Institute of Materials Research and Engineering. De nødvendige bølgelængder falder inden for det 'terapeutiske vindue', der tillader lys til medicinsk brug at nå sikkert ind i kroppen.

Holdet laver mikrokamrene af kompositter af polymerer og grafenoxid. "Min forskergruppe var banebrydende i fremstillingen af ​​mikrokammerarrays ved hjælp af teknikker kaldet nanoimprint litografi og lag-for-lag samling, "siger Kiryukhin. Litografi -trinnet laver skabeloner med et ønsket mønster af mikrobrønde præget i deres overflade. Lag af polymerer og grafenoxid opbygges derefter på skabelonerne for at lave et kompositmateriale. Skabelonerne kan opløses eller skrælles væk, skabe de polymer/grafen-oxid kammerede arrays, der kan forsegles med et lag plastik.

Hvis de skal indeholde lægemidler til levering til kroppen, kamrene skal være mekanisk robuste. "Fiasko, efterfulgt af pludselig frigivelse af hele lægemidlets nyttelast, kunne være katastrofalt, " påpeger Kiryukhin. At inkorporere grafenoxidlag i polymerlagene er den kritiske innovation, der gør kamrene tilstrækkeligt stabile og reagerer på nær-infrarødt lys.

Forskerne har allerede udviklet teknikker, der kan bruges til at belaste kamrene med en række kemiske løsninger; udvalgte kamre kan derefter forstyrres ved hjælp af målrettet laserlys (se billede). Dette ville give klinikere fin kontrol over hastigheden af ​​frigivelse af lægemidler, der passer til forskellige patienter og tilstande.

Dette proof-of-concept arbejde lægger grundlaget for at gå til test med rigtige lægemidler i dyr og derefter mennesker. Kiryukhin forklarer, at holdet er afhængigt af deres samarbejdende forskningsgrupper i Storbritannien, Kina og Rusland for at løse denne udfordring.

I mellemtiden forfølger A*STAR-forskerne bredere muligheder. "Vi er interesserede i at bruge de kammerede arrays i sensorteknologier, såsom at påvise madens friskhedsniveau eller diagnosticere tilstanden af ​​sår og sygt væv, " Kiryukhin forklarer. Mikrokamrene kunne frigive et signal, såsom fluorescens, som reaktion på de ændringer, der mærkes, for eksempel.