Bolji način za isporuku dugotrajnih lijekova

Inženjeri MIT-a osmislili su novi način za isporuku određenih lijekova u većim dozama s manje boli, ubrizgavanjem u obliku suspenzije sićušnih kristala. Jednom pod kožom, kristali se okupljaju u "depo" lijeka koji može trajati mjesecima ili godinama, eliminirajući potrebu za čestim injekcijama.

Ovaj bi se pristup mogao pokazati korisnim za isporuku dugotrajnih kontracepcijskih sredstava ili drugih lijekova koji se moraju davati tijekom duljeg vremenskog razdoblja. Budući da se lijekovi raspršuju u suspenziju prije injekcije, mogu se primijeniti kroz usku iglu koju pacijenti lakše podnose.

"Pokazali smo da možemo imati vrlo kontroliranu isporuku lijeka, u trajanju od nekoliko mjeseci, pa sve do nekoliko godina, kroz malu iglu", kaže Giovanni Traverso, izvanredni profesor strojarstva na MIT-u, gastroenterolog u Brigham and Women's Hospital (BWH), pridruženi član Broad Instituta i viši autor studije.

U Sjedinjenim Američkim Državama i drugim zemljama dostupne su suspenzije za injekcije, ali ti se lijekovi raspršuju po tkivu nakon injektiranja, tako da djeluju samo oko tri mjeseca. Razvijeni su i drugi proizvodi za injekcije koji mogu stvoriti dugotrajnije depoe ispod kože, ali oni obično zahtijevaju dodatak taloženih polimera koji mogu činiti 23 do 98 posto otopine po težini, što može otežati ubrizgavanje lijeka.

Tim MIT-a i BWH-a želio je stvoriti formulaciju koja se može ubrizgati kroz iglu malog promjera i trajati najmanje šest mjeseci pa sve do dvije godine. Počeli su raditi s kontracepcijskim lijekom levonorgestrelom, hidrofobnom molekulom koja može tvoriti kristale. Tim je otkrio da je suspendiranje ovih kristala u određenom organskom otapalu uzrokovalo sklapanje kristala u vrlo kompaktan implantat nakon ubrizgavanja. Budući da se ovaj depo mogao formirati bez potrebe za velikim količinama polimera, formulacija lijeka se još uvijek može lako ubrizgati kroz iglu uskog promjera.

Otapalo, benzil benzoat, je biokompatibilno i ranije se koristilo kao dodatak injekcionim lijekovima. Tim je otkrio da je slaba sposobnost otapala da se miješa s biološkim tekućinama ono što omogućuje krutim kristalima lijeka da se sami okupe u depo ispod kože nakon ubrizgavanja.

"Otapalo je kritično jer vam omogućuje ubrizgavanje tekućine kroz malu iglu, ali jednom kad se stave na svoje mjesto, kristali se sami okupljaju u depo lijeka", kaže Sanghyun Park, student i istraživač u Traversovom laboratoriju, jedan od vodećih autora ovog rada.

Promjenom gustoće depoa, istraživači mogu prilagoditi brzinu kojom se molekule lijeka otpuštaju u tijelo. U studiji objavljenoj u časopisu Nature Chemical Engineering, istraživači su pokazali da mogu promijeniti gustoću dodavanjem malih količina polimera kao što je polikaprolakton, biorazgradivi poliester.

"Ugradnjom vrlo male količine polimera, manje od 1,6 posto težine, možemo modulirati stopu otpuštanja lijeka, produžujući njegovo trajanje uz zadržavanje mogućnosti injektiranja. To pokazuje prilagodljivost našeg sustava, koji se može konstruirati da zadovolji širi raspon potreba za kontracepcijom, kao i prilagođene režime doziranja za druge terapeutske primjene," kaže Park. 

Istraživači su testirali svoj pristup supkutanim ubrizgavanjem otopine lijeka u štakore i pokazali da depoi lijeka mogu ostati stabilni i postupno oslobađati lijek tijekom tri mjeseca. Nakon što je tromjesečno istraživanje završilo, oko 85 posto lijeka ostalo je u depoima, što sugerira da bi mogli nastaviti ispuštati lijekove puno dulje.

"Predviđamo da bi depoi mogli trajati do dvije godine, na temelju naše post-analize pretkliničkih podataka. U tijeku su daljnje studije kako bi se dodatno potvrdila njihova učinkovitost izvan ovog početnog dokaza koncepta", kaže Park.

Nakon što se formiraju depoi lijeka, oni su dovoljno kompaktni da se mogu povratiti, što omogućuje kirurško uklanjanje ako se liječenje treba zaustaviti prije nego što se lijek potpuno oslobodi.

Ovaj bi pristup također mogao poslužiti za isporuku lijekova za liječenje neuropsihijatrijskih stanja, kao i HIV-a i tuberkuloze, kažu istraživači.

Sada se kreću prema procjeni njegovog prijenosa na ljude provođenjem naprednih pretkliničkih studija za procjenu samosastavljanja u klinički relevantnijem okruženju kože. "Ovo je vrlo jednostavan sustav jer je u osnovi otapalo, lijek, a zatim možete dodati malo bioresorptivnog polimera", kaže Traverso.