Neue Arzneimittelabgabemethode verspricht monatelange Wirkungen mit weniger Injektionen

Die MIT -Ingenieure haben eine neue Möglichkeit entwickelt, bestimmte Medikamente in höheren Dosen mit weniger Schmerzen zu liefern, indem sie sie als Aufhängung winziger Kristalle injiziert haben. Sobald die Kristalle unter der Haut zu einem Medikament „Depot“ versammelt sind, das Monate oder Jahre dauern kann, beseitigt sie die Notwendigkeit häufiger Arzneimittelinjektionen.

Dieser Ansatz könnte sich als nützlich erweisen, um lang anhaltende Kontrazeptiva oder andere Medikamente zu liefern, die über längere Zeiträume verabreicht werden müssen. Da die Medikamente vor der Injektion in einer Suspension verteilt sind, können sie über eine schmale Nadel verabreicht werden, die für die Patienten leichter zu tolerieren ist.

„Wir haben gezeigt, dass wir eine sehr kontrollierte, anhaltende Lieferung für mehrere Monate und sogar Jahre durch eine kleine Nadel haben können“, sagt Giovanni Traverso, Associate Professor für Maschinenbau am MIT, ein Gastroenterologe bei Brigham und Frauenkrankenhaus (BWH), ein stellvertretendes Mitglied des breiten Instituts und die leitende Autorin der Studie.

Die Hauptautoren des Papiers, das in erscheint, in Naturchemieingenieurwesensind ehemalige MIT- und BWH -Postdoc Vivian Feig, der heute Assistenzprofessor für Maschinenbau an der Stanford University ist; MIT -Doktorand Sanghyun Park; und Pier Rivano, ein ehemaliger Gastforschungswissenschaftler in Traversos Labor.

Leichter Injektionen

Dieses Projekt begann als Teil eines Projekts zur Erweiterung der Empfängnisverhütungsoptionen, insbesondere in Entwicklungsländern.

„Das übergeordnete Ziel ist es, Frauen Zugang zu vielen verschiedenen Formaten für Verhütungsmittel zu gewähren, die leicht zu verwalten sind, mit der Verwendung in den Entwicklungsländern kompatibel sind und eine Reihe verschiedener Zeitrahmen von Aktionen dauern“, sagt Feig.

„In unserem speziellen Projekt waren wir daran interessiert, die Vorteile langwirksamer Implantate mit der einfachen selbstverwaltbaren Injektionswerbung zu kombinieren.“

In den USA und anderen Ländern stehen vermarktete injizierbare Suspensionen zur Verfügung, aber diese Medikamente sind nach der Injektion während des gesamten Gewebes verteilt, sodass sie nur etwa drei Monate lang arbeiten.

Es wurden andere injizierbare Produkte entwickelt, die unter der Haut länger anhaltende Depots bilden können. Diese erfordern jedoch typischerweise die Addition von ausfälligen Polymeren, die 23 bis 98% der Lösung zu Gewicht ausmachen können, was das Injektionsmittel schwieriger machen kann.

Das MIT- und BWH-Team wollten eine Formulierung erstellen, die durch eine kleine Nadel injiziert und mindestens sechs Monate und bis zu zwei Jahre dauern konnte. Sie begannen mit einem Verhütungsmittel namens Levonorgestrel zu arbeiten, einem hydrophoben Molekül, das Kristalle bilden kann.

Das Team stellte fest, dass die Aufhängung dieser Kristalle in einem bestimmten organischen Lösungsmittel nach der Injektion zu einem hochkompakten Implantat zusammenbrachte. Da sich dieses Depot bilden könnte, ohne große Mengen Polymer zu benötigen, könnte die Arzneimittelformulierung immer noch leicht durch eine schmale Nadel injiziert werden.

Das Lösungsmittel Benzyl Benzoat ist biokompatibel und wurde zuvor als Additiv für injizierbare Arzneimittel verwendet. Das Team stellte fest, dass die schlechte Fähigkeit des Lösungsmittels, sich mit biologischen Flüssigkeiten zu mischen, es den festen Drogenkristallen ermöglicht, sich nach der Injektion in ein Depot unter der Haut zu beschäftigen.

„Das Lösungsmittel ist kritisch, da Sie die Flüssigkeit durch eine kleine Nadel injizieren können. Sobald sich die Kristalle jedoch in einem Drogendepot einteilen“, sagt Traverso.

Durch die Veränderung der Dichte des Depots können die Forscher die Rate einstellen, mit der die Arzneimittelmoleküle in den Körper freigesetzt werden. In dieser Studie zeigten die Forscher, dass sie die Dichte verändern konnten, indem sie kleine Mengen eines Polymers wie Polycaprolacton, einem biologisch abbaubaren Polyester, hinzufügen.

„Durch die Einbeziehung einer sehr geringen Menge an Polymeren – weniger als 1,6% nach Gewicht – können wir die Arzneimittelfreisetzungsrate modulieren und ihre Dauer verlängern und gleichzeitig die Injektierbarkeit aufrechterhalten. Dies zeigt die Abstimmung unseres Systems, die so konstruiert werden können, dass sie einem breiteren Bereich an Verhütungsbedürfnissen berücksichtigt werden, sowie maßgeschneiderte Dosierungsregime für andere therapeutische Anwendungen“, heißt es in Park.

Stabile Drogendepots

Die Forscher testeten ihren Ansatz, indem sie die Arzneimittellösung subkutan bei Ratten injizierten, und zeigten, dass die Arzneimitteldepots drei Monate lang stabil bleiben und das Medikament allmählich freisetzen konnten. Nachdem die dreimonatige Studie beendet war, blieben etwa 85% des Arzneimittels in den Depots, was darauf hindeutet, dass sie die Medikamente über einen viel längeren Zeitraum weiter veröffentlichen konnten.

„Wir gehen davon aus, dass die Depots länger als ein Jahr dauern können, basierend auf unserer Nachanalyse präklinischer Daten. Follow-up-Studien sind im Gange, um ihre Wirksamkeit weiter zu validieren, die über diesen anfänglichen Proof-of-Concept-Proofs hinausgeht“, sagt Park.

Sobald sich die Arzneimitteldepots bildet, sind sie kompakt genug, um abzunehmen zu werden, was eine chirurgische Entfernung ermöglicht, wenn die Behandlung eingestellt werden muss, bevor das Arzneimittel vollständig freigesetzt wird.

Dieser Ansatz könnte sich auch dafür eignen, Medikamente zur Behandlung neuropsychiatrischer Erkrankungen sowie HIV- und Tuberkulose zu liefern, sagen die Forscher. Sie bewegen sich nun auf die Bewertung seiner Übersetzung auf den Menschen, indem sie fortgeschrittene präklinische Studien durchführen, um die Selbstorganisation in einer klinisch relevanteren Hautumgebung zu bewerten.

„Dies ist ein sehr einfaches System insofern, als es im Grunde ein Lösungsmittel ist, das Medikament, und dann können Sie ein bisschen bioresorbierbares Polymer hinzufügen. Jetzt überlegen wir, welche Anzeichen wir verfolgen: Ist es Empfängnisverhütung? Ist es andere?

Diese Geschichte wird mit freundlicher Genehmigung von MIT News neu veröffentlicht (web.mit.edu/newsoffice/), eine beliebte Website, die Nachrichten über MIT -Forschung, Innovation und Lehre abdeckt.