Istraživači iz Mičigenske medicine razvili su kompozitni hidrogel sposoban da postigne trajno, stabilno oslobađanje leka koristeći ultrazvuk kao okidač.
Tim koji stoji iza ovog otkrića veruje da bi to moglo da revolucioniše isporuku lekova za različite medicinske primene, u kojima su konstantni nivoi lekova ključni za optimalne terapijske rezultate.
Rezultujući rad, „Skele koje reaguju na akustički sistem: razotkrivanje kinetike oslobađanja i mehanizama za kontinuiranu, stabilnu isporuku leka“ pojavljuje se u izdanju časopisa Journal of Controlled Release iz oktobra 2024.
Kompozit, nazvan akustički osetljiva skela, koristi fibrin hidrogel matricu.
Kada je izložena ultrazvuku, emulzija ugrađena u hidrogel isparava u mehuriće, oslobađajući inkapsulirani lek.
Postoje postojeći uređaji za isporuku lekova, kao što su osmotske pumpe, koji obezbeđuju oslobađanje nultog reda – tj. stalno oslobađanje tokom vremena.
Te metode, međutim, često imaju ograničenja koja ovaj fibrin hidrogel može da prevaziđe.
„Ključna prednost našeg sistema je njegova upotreba fibrina, biokompatibilnog materijala koji se prirodno razgrađuje u telu“, rekao je dr Haijun Sjao, naučni saradnik u Laboratoriji za ultrazvuk medicine u Mičigenu i glavni autor rada.
„Ovo eliminiše potrebu za hirurškim uklanjanjem uređaja za isporuku leka nakon tretmana, kao što je ponekad potrebno kod drugih implantabilnih sistema.“
Sposobnost kontrole ultrazvuka omogućava kontinuirano oslobađanje nultog reda, proces omogućava isporuku doslednog nivoa leka tokom dužeg vremenskog perioda.
„Ovo oslobađanje može poboljšati efikasnost lečenja i minimizirati neželjene efekte povezane sa fluktuirajućim koncentracijama leka“, rekao je Sjao.
Ksiao je razvio postepene jednačine da bi posebno opisao ponašanje višefaznog oslobađanja akustički osetljivih skela, koje uključuje početno brzo oslobađanje nakon ultrazvučne aktivacije praćeno kontinuiranom fazom oslobađanja nultog reda.
Ove jednačine pružaju novi okvir za projektovanje i optimizaciju sistema za isporuku lekova izazvanih ultrazvukom.
Laboratorija za ultrazvuk medicine u Mičigenu je ranije bila pionir u upotrebi ovih skela za stimulisanje rasta krvnih sudova.
Primena ove tehnologije na isporuku lekova nudi nekoliko prednosti: oslobađanje leka na zahtev, personalizovani režimi lečenja i neinvazivna prilagođavanja doze.
„Posedovanje matematičkog modela koji tačno opisuje proces oslobađanja iz ARS-a je ključno za konačnu personalizaciju lečenja“, rekao je Mario L. Fabiilli, dr., glavni istraživač u Laboratoriji za ultrazvuk i stariji autor rada.
„U budućnosti, ove jednačine će nam omogućiti da precizno prilagodimo dozu leka neinvazivno kako bismo zadovoljili individualne potrebe pacijenata.“
Istraživački tim sada istražuje razvoj akustički osetljivih skela sposobnih da isporuče više faktora rasta uzastopno, potencijalno stvarajući mogućnost za sofisticiraniji inženjering tkiva i aplikacije regenerativne medicine.
