Leki z nanowłókien [EUREKA DGP]

Naukowcy z Zabrza i Katowic opracowali nowy sposób podawania medykamentów

Jak sprawić, by leki trafiły tylko do chorego fragmentu tkanki? Omijały otaczające go obszary? A przy tym były uwalniane przez długi czas, np. przez rok? Odpowiedzi na te pytania znaleźli naukowcy z Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN z Zabrza oraz Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach.

– Stosując metodę elektroprzędzenia roztworów polimerowych, wytwarzamy mikro- oraz nanowłókna, z których następnie formujemy włókninę. Metoda ta polega na wytwarzaniu cienkich włókien za pomocą sił pola elektrycznego, które – przeplatając się ze sobą w przypadkowy sposób – tworzą nanomateriał – tłumaczy doktorant Jakub Włodarczyk. Finalnie otrzymujemy arkusz, który przy obserwacji gołym okiem przypomina kartkę papieru lub płótno. Składa się jednak z tak małych elementów, że dopiero za pomocą mikroskopu elektronowego jest możliwe oglądanie jego struktury.

Wynalazek dotyczy sposobu kontrolowania szybkości uwalniania leków. Aby osiągnąć zamierzony rezultat, wytwarzany jest przeplot mikrowłókien zwierających lek z nanowłóknami polimeru różniącego się od nich zwilżalnością przez wodę. To elektroprzędzenie dwustrumieniowe. – Sterując w odpowiedni sposób szybkością dozowania owych roztworów polimerowych, uzyskujemy strukturę, w której włókna zawierające substancję leczniczą są skumulowane przy powierzchni – dodaje Włodarczyk.

A jak sprawić, by leki odpowiednio długo się uwalniały? To zależy od rodzaju mikrowłókien nośnika leku, nanowłókien modyfikatora oraz właściwości samej substancji terapeutycznej. – Leki możemy wprowadzić do hydrofobowych polimerów, które są odporniejsze na działanie płynów biologicznych w ciele – mówi Włodarczyk. Dzięki temu mogą się one powoli rozpuszczać i być dostarczane do organizmu przez długi czas, nawet przez rok. A jeśli chcemy, by medykamenty szybko trafiły do chorej tkanki, wtedy stosuje się włókna z polimerów hydrofilowych lub rozpuszczalnych w wodzie, co może skrócić proces nawet do kilku godzin. – Testowaliśmy m.in. leki immunosupresyjne, przeciwnowotworowe i środki przeciwbólowe – mówi Włodarczyk.

Co ważne, jest możliwe wytworzenie mieszanki w taki sposób, by substancje terapeutyczne trafiały tylko w określone miejsce. Tak by np. leki, które mogą zaszkodzić zdrowym komórkom, nie wydostawały się poza obręb swego docelowego miejsca działania. – W rdzeniu włókniny możemy stworzyć barierę w postaci folii, która ma za zadanie blokowanie dyfuzji substancji terapeutycznej. Po wprowadzeniu włókniny o takiej strukturze w chore miejsce lek powinien działać tylko tam, gdzie potrzeba – wyjaśnia naukowiec.

Trzeba pamiętać, że podanie substancji leczniczych za pomocą systemu kontrolowanego uwalniania w formie nanowłókniny nie jest proste. O ile część procedur powinna być możliwa do zrealizowania metodą laparoskopową, poprzez niewielkie nacięcie, o tyle w przypadku usuwania guza nowotworowego czy np. przepukliny włókninę należałoby wprowadzić na etapie wykonywanej operacji.

Korzyścią dla pacjenta byłoby dostarczanie leku w uprzednio zaprogramowany na etapie wytwarzania nanowłókniny sposób bezpośrednio do chorej tkanki, z pominięciem układów pokarmowego i krwionośnego. Obniża to wielkość dawek oraz podnosi bezpieczeństwo i efektywność terapii.

Kiedy ten sposób podawania leków wejdzie do użytku? – Niezbędne jest jeszcze przeprowadzenie wielu badań przedklinicznych, aby zyskać stuprocentową pewność bezpieczeństwa jego stosowania. Jak na razie z sukcesem udało nam się zakończyć etap badań laboratoryjnych, sprawdzając szybkość uwalniania leków w warunkach symulujących ludzki organizm, a także na komórkach – wyjaśnia Jakub Włodarczyk. Dopiero po przeprowadzeniu testów i uzyskaniu certyfikacji będzie możliwe wprowadzenie nanowłóknin do użycia. Proces ten może jednak potrwać jeszcze kilka lat. ©℗