Bir Michigan Üniversitesi çalışmasına göre, belirli hızlarda birden fazla ilaç serbest bırakabilen enjekte edilebilir bir jel yapmanın yeni bir yolu olmasını ve tekniğe erişimi artırıyor.
Yüksek su içeriğine sahip doğal veya sentetik polimerlerden yapılmış, hidrojel mikropartiküller – mikrojeller olarak adlandırılır – yaklaşık 1 ila 100 mikrometre genişliğinde ve daha küçük ilaç parçacıklarını bile kapsüller.
Parçacık boyutu, şişme davranışı veya jel moleküllerinin çapraz bağlı olma derecesi gibi mikrojel özelliklerini ayarlayarak, araştırmacılar, programlanabilir teslimat olarak bilinen kapsüllenmiş ilaçların salınımını tam olarak kontrol edebilirler.
Kimya mühendisliği, makromoleküler bilim ve mühendislik ve malzeme bilimi ve mühendisliği yardımcı doçenti olan Albert Liu, “Bir mikrojel süspansiyon kısmen kontrollü teslimat ile bir katı gibi davranıyor ve kısmen esnekliği ile bir sıvı gibi davranıyor,” dedi. Chem & Bio Mühendisliği.
Birden fazla zamanlı ilaç salımını içeren tek bir enjeksiyon, karmaşık tıbbi tedaviler sırasında invazivliği en aza indirmeye yardımcı olur. Bazı kanser tedavilerinde, bir mikrojel enjeksiyon, kanser hücrelerini yok etmek için hızlı etkili bir ilaç, bir tümör etrafında kan damarı gelişimini inhibe etmek için sürekli salınan bir ilaç ve yan etkiler veya tümör tepkileri ile mücadele etmek için gecikmiş bir ilaç verebilir.
Bu noktaya kadar, mikrojeller, ilaç verimi tam olarak zamanlamak için elektronları paylaşan iki atom – dikkatlice geliştirilerek yapıldı. İnce kontrol edilirken, karmaşık yaklaşım özel kimyasallar ve ekipman gerektirir, bu da endüstrilerin veya daha küçük akademik laboratuvarların bunları üretmesini zorlaştırır.
Araştırma ekibi, iyonik bağlar kullanarak enjekte edilebilir mikrojeller yapmak için daha basit, alternatif bir strateji geliştirdi – kırılması, kovalent bağlardan daha kolay kırılması ile aralıklarla.
UM ve çalışmanın ortak yazarı doktora öğrencisi olan Sungwan Park, “Bunun yüksek tekrarlanabilirlik ile mikrojelleri sentezlemenin en basit yollarından biri olduğunu söyleyebiliriz. Tek ihtiyacınız olan bir tüp, iğne ve santrifüje erişim.” Dedi.
İşlem ilk olarak bir mikrojel oluşturmak için kalsiyum ile aljinat olan aljinatı birleştirir. Sentezden sonra, mikrojelin magnezyum veya sodyum gibi farklı iyonların banyolarında muamele edilmesi, kalsiyum ve aljinat arasındaki sıkı bağı kırılması daha kolay bir bağla değiştirir.
İyon banyosu inkübasyonu süresi ve iyon banyosunun konsantrasyonu gibi ayarlama faktörleri, sonuçta ortaya çıkan mikrojeller içindeki kalsiyumun magnezyum veya sodyum iyonlarına oranını kesin olarak arar. Bu, ilaç salım hızını kontrol eden polimer jelin ağ boyutunu belirler. Sentez sonrası farklı iyonik değiştirilmiş mikrojelleri daha büyük jel kapsüllerle karıştırarak ve eşleştirerek, önceden programlanmış birkaç salım profili bir kerede gerçekleştirilebilir.
Güçlü mikroskopi teknikleri, yüzey pürüzlülüğü, iyon dağılımının eşitliği veya şişme davranışı gibi ilaç salım sürelerini etkileyen mikrojel fiziksel özelliklerinin karakterize edilmesine yardımcı oldu.
“Parametre alanı muazzam ve eminim ki yöntemi daha fazla optimize etmeye devam edebileceğimizden eminim. Örneğin, aljinat konsantrasyonu veya tüpü ne kadar hızlı döndürdüğümüz gibi test edilmemiş farklı faktörler mikrojel özelliklerini ince bir şekilde ayarlamak için de kullanılabilir.” Dedi.
Araştırma ekibi, kolay izleme için mikrojel içinde parlak renkli test ilaçlarını kapsülleyerek ilaç salım profillerini göstermektedir. Mikrojelleri hem tek bir ilaç hem de bir ilaç karışımı ile araştıran çalışma, değişen iyon değişim tedavilerinin ve ilaç yüklerinin programlanabilir salım modellerine ne kadar ulaştığını göstermektedir.
Liu, “Bu yöntemin sadeliğinin, kontrollü ilaç dağıtımıyla ilgilenen herkesin pahalı ekipman satın almaya veya sorun giderme harcamasına gerek kalmadan bu yöntemi almasına ve yürütmesine yardımcı olabileceğini umuyoruz.” Dedi.
Fiona Nikolla – Michigan, Sterling Heights’ta Uluslararası Araştırmalar Akademisi’nde lise öğrencisi de bu çalışmaya katkıda bulundu.
