Projektbeschreibung
Wirkstoff freisetzende Implantate mit Steuerung aus blauem Licht
Als Signal für bei Bedarf durch Licht ausgelöste Wirkstoffgabe kann hochenergetisches blaues Licht bzw. UV-Licht nicht genutzt werden, da eine erhebliche physiologische Barriere dagegen vorhanden ist. Rotes Licht wird dadurch zur einzigen Alternative. Doch rotes Licht hat per se eine niedrigere Energie und nur begrenzten Wert in fotochemischen Reaktionen, denn die Spaltung von kovalenten Bindungen durch Photonen funktioniert üblicherweise nur mit UV-Licht. Das EU-finanzierte Projekt PADRE wird blaues bzw. UV-Licht nutzen, um bestimmte, bei Bedarf Wirkstoff freisetzende Implantate zu aktivieren und präzise zu steuern. Im Projekt wird Licht eingesetzt, das durch Photonen-Hochkonversion oder von integrierten Lichtquellen erzeugt wird. Erstgenannte Methode wird eine völlig neue, wirksame Rot-zu-Blau/UV-Hochkonversion durch Triplett-Triplett-Annihilierung in einer Hydrogelumgebung ermöglichen. Bei der zweiten Methode kann Licht von einer ebenfalls implantierten Lichtquelle erzeugt werden.
Ziel
This proposal introduces a next-generation platform for next generation optimally personalised drug therapy: on-demand drug releasing implants triggered and controlled by blue/UV light. The technology is based on novel light generation pathways and a light-sensitive nanocellulose drug reservoir.
A formidable physiological barrier for light-triggered drug release has been the inability to use high-energy blue/UV light as the triggering signal. This is because the penetration depth of light drops to from a few cm to under 100 micrometers when moving from near-infrared to UV light, making deeper targets within tissues accessible only to red light. However, red light, with its intrinsically lower energy, has limited value in photochemical reactions because the photocleavage of covalent bonds typically requires UV-light. This is why many groups are looking at e.g. red-to-blue photon upconversion strategies. The major objective in PADRE is to circumvent the issue of unavailable blue light in implants through local light generation. Having access to light with higher energy will enable a much wider chemical toolbox, including photocleavable linkers.
I will use blue/UV light to trigger and precisely control drug release. The approach creates an unconventional way to modulate the release profiles without unwanted drug leakage. The light will be generated through either 1) photon upconversion, or 2) integrated light sources. With the first approach, I will pioneer efficient red-to-blue/UV triplet-triplet annihilation upconversion in a hydrogel environment, while in the second approach I will generate light by a co-implanted light source. Both approaches are feasible according to my preliminary results on efficient triplet-triplet annihilation upconversion and photoresponsive liposomes and will be demonstrated in a working implant prototype. The core breakthrough of PADRE will be a viable solution to employ blue excitation in precisely-tailored drug-releasing implants.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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- NaturwissenschaftenNaturwissenschaftentheoretische PhysikTeilchenphysikPhotonen
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Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
00014 HELSINGIN YLIOPISTO
Finnland