Skuteczniejsze łagodzenie bólu dzięki nanotechnologii
Dla milionów osób cierpiących z powodu wyniszczającego bólu towarzyszącego neuropatii opcje leczenia ograniczają się do środków przynoszących krótkotrwałą ulgę. Niektóre dostępne na rynku leki o przedłużonym uwalnianiu (np. liposomy przenoszące lek) zwalczają ból nawet na tydzień. Jednak mechanizm ich działania polega na uwalnianiu środka znieczulającego skokowo bądź ze stałą prędkością bez możliwości adaptowania się do zmian w aktywności fizycznej pacjenta czy wahań poziomu bólu. „Te konwencjonalne systemy nie mogą zahamować uwalniania leku do momentu, gdy zostanie on wyczerpany”, opowiada Manuel Arruebo, badacz z Uniwersytetu w Saragossie w Hiszpanii. „Jednakże wiele schorzeń, takich jak cukrzyca, zaburzenia hormonalne i rwa kulszowa, wymaga odpowiedniego uwalniania danego leku w określonym czasie”. Dzięki wsparciu finansowanego przez UE projektu NANOHEDONISM (A Photo-triggered On-demand Drug Delivery System for Chronic Pain) Arruebo i jego zespół badaczy opracowują odwracalne systemy umożliwiające uwalnianie leku w dowolnym miejscu i czasie.
Łagodzenie bólu na żądanie
Celem projektu było opracowanie wstrzykiwanych i biodegradowalnych nanocząsteczek, które zawierają lek i uwalniają go tylko w razie konieczności. Aby to osiągnąć, badacze opracowali systemy dostarczania leków uruchamiane przez światło widzialne i bliską podczerwień oraz aktywowane zewnętrznie. Systemy te aktywuje się zewnętrznie laserem na podczerwień, co umożliwia uwalnianie leku na żądanie i w razie konieczności. „Chcieliśmy opracować kapsułki, które będą uwalniać tylko niewielką ilość środka znieczulającego odpowiednio do potrzeb i które będzie można włączać i wyłączać wiele razy bez konieczności wstrzykiwania dodatkowego materiału”, wyjaśnia Arruebo. Wstrzykiwane nanocząsteczki zawarte w roztworze NANOHEDONISM są wykonane z materiałów biozgodnych. Ich synteza przebiega przy użyciu reaktorów mikrocieczowych. Cały proces opiera się na metodach obliczeniowej mechaniki płynów, którą stosuje się do wytwarzania i kontrolowania ilości leku zawartej w każdej nanocząsteczce, do produkcji nanocząsteczek na dużą skalę oraz w celu uniknięcia niejednorodności, której skutkiem byłyby profile uwalniania leku, których nie da się odtworzyć. „W projekcie tym opracowaliśmy nośniki transportujące leki i uwalniające swój ładunek lokalnie w miejscu wstrzyknięcia oraz w czasie wymaganym do dostosowania dawki do określonych potrzeb”, dodaje Arruebo. „Technologia ta może umożliwić pacjentowi lub lekarzowi decydowanie o tym, kiedy podać lek w minimalnie inwazyjny sposób oraz zapewnić podawanie dawek leczniczych środków przeciwbólowych wyłącznie przez wymagany czas”. Biozgodność i skuteczność opracowanych nanokapsułek NANOHEDONISM uruchamianych światłem została zwalidowana zarówno w badaniach in vitro, jak i in vivo.
Wyniki o znaczeniu globalnym
Efektem projektu NANOHEDONISM i innych badań biomedycznych przeprowadzonych przez grupę jest 67 wyjątkowych prac naukowych, jeden patent oraz utworzenie zespołu ekspertów, którzy nadal współpracują. „Projekt NANOHEDONISM jasno wykazał, że możliwe jest wytworzenie wstrzykiwanych i biodegradowalnych nanocząsteczek zawierających lek, które będą uwalniać środki znieczulające po zastosowaniu zewnętrznego lasera na podczerwień, a tym samym uzyskanie pulsujących profili uwalniania leku na żądanie in vivo”, stwierdza Arruebo. Badania grupy przyciągnęły uwagę całego świata. Na przykład w 2017 roku Arruebo był jednym ze 100 000 najczęściej cytowanych naukowców na świecie. Obecnie zespół badaczy prowadzi negocjacje z wiodącą firmą chemiczną na temat wspólnego prowadzenia projektów badawczych.
Słowa kluczowe
NANOHEDONISM, leczenie bólu, nanotechnologia, nanocząsteczki, znieczulający, neuropatia