Verpakking van ‘Russische pop’ kan medicijntoediening bevorderen

Nieuwe technologie, die zich nog in een vroeg stadium van ontwikkeling bevindt, heeft het potentieel om de effectiviteit van medicijnen en vaccins aanzienlijk te verbeteren en de bijwerkingen ervan te verminderen.

Het werk is gepubliceerd in het dagboek Natuur Chemie.

Medicijnen en vaccins kunnen aan het lichaam worden toegediend met behulp van kleine pakketjes die nanodeeltjes worden genoemd. De structuren van deze toedieningsdeeltjes zijn verrassend eenvoudig en bestaan ​​doorgaans uit basale bolvormige clusters waarin het medicijn of vaccin wordt vastgehouden voordat het in het lichaam wordt vrijgegeven. Er wordt echter gedacht dat ingewikkeldere architecturen geavanceerdere eigenschappen kunnen bieden, waardoor de werkzaamheid en duur van therapeutische middelen worden verbeterd.

Om dit aan te pakken, ontwikkelden onderzoekers van Imperial College London een nieuwe technologie waarmee ze compartimenten binnen compartimenten op nanoschaal kunnen creëren. Deze compartimenten kunnen betekenen dat de medicijnafgifte zo wordt getimed dat het maximale effect op de plek is waar het het meest nodig is. Getimede afgifte kan ervoor zorgen dat medicijnen en vaccins beter op specifieke plekken in het lichaam worden gericht, wat hun werkzaamheid kan vergroten en mogelijke bijwerkingen kan verminderen.

Hoofdonderzoeker Dr. Yuval Elani van de afdeling Chemical Engineering van Imperial College London zei: “Net als Russische poppen stelt onze technologie ons in staat om deeltjes-in-deeltjesstructuren te vormen, met de mogelijkheid om alle kenmerken van de deeltjes te controleren, inclusief het medicijn of vaccin dat in elk van hen is ingekapseld. Met verder onderzoek om te bestuderen hoe deze nanodeeltjes interacteren met levende organismen, biedt deze vooruitgang een aanzienlijk potentieel voor een revolutie in zowel therapeutische middelen, zoals chemotherapieën, als vaccins.”

Geïnspireerd door de cellen van de natuur

De onderzoekers haalden inspiratie uit de structurele complexiteit van levende cellen. Dr. Elani zei: “Net zoals de structurele complexiteit van dierlijke cellen hen in staat stelt om geavanceerde functies uit te voeren, kunnen gecompartimenteerde nanodeeltjes worden aangepast om ook geavanceerdere eigenschappen te vertonen.”

De designer nanodeeltjes zijn in staat tot multi-stage release, wat het mogelijk maakt om één of twee afzonderlijke medicijnen te leveren en vrij te geven vanuit het deeltje in verschillende discrete bursts na één toediening. Dit zou de noodzaak van twee of drie afzonderlijke vaccininjecties met een tussenpoos van dagen kunnen vervangen.

Ze kunnen ook tegelijkertijd twee verschillende medicijnen vrijgeven, wat cruciaal kan zijn voor combinatietherapieën of adjuvante vaccinatiesystemen, waarbij het ene molecuul de immuunreactie stimuleert, terwijl het andere molecuul zelf als therapeutisch middel fungeert.

De nanodeeltjes kunnen ook worden ontworpen om nieuwe medicijnen in zichzelf te creëren, getriggerd door het tegenkomen van stimuli zoals een specifieke ziekte. Deze aanpak kan het therapeutische potentieel van het medicijn vergroten en bijwerkingen verminderen, wat leidt tot betere therapieën en nieuwe wegen opent voor de behandeling en zorg van patiënten.

Hoewel de eerste bevindingen om de haalbaarheid van de technologie aan te tonen veelbelovend zijn, zeggen de onderzoekers dat het zich momenteel in de proof-of-concept-fase bevindt en nog niet is getest in een organisme. Verder onderzoek en ontwikkeling zijn nodig om deze bevindingen te vertalen naar praktische toepassingen, waaronder het testen en valideren van het systeem met echte medicijnen en vaccins in diermodellen om de werkzaamheid en veiligheid ervan voor medisch gebruik volledig te beoordelen.

Eerste auteur Dr. Colin Pilkington, van Imperial’s Department of Chemical Engineering, zei: “Er is veel te doen over oplossingen op basis van lipidennanodeeltjes voor medicijnafgifte. We hopen dat dit werk anderen zal inspireren om meer structureel diverse nanodeeltjesarchitecturen te overwegen, en dat sommige van de ideeën die we hebben onderzocht nuttig blijken voor de bredere wetenschappelijke gemeenschap.”