Door licht geactiveerde, medicijndragende liposomen tonen potentieel voor minimaal invasieve glaucoombehandelingen

Meer dan 4 miljoen mensen in de VS hebben glaucoom, een groep oogziekten die de oogzenuw kunnen beschadigen en tot verlies van het gezichtsvermogen kunnen leiden. Het is wereldwijd de op een na belangrijkste oorzaak van blindheid en er is momenteel geen remedie voor, maar er is een manier om verlies van gezichtsvermogen te helpen voorkomen door vroege detectie en behandeling.

De twee belangrijkste behandelingsopties zijn echter inefficiënt en hebben nadelen. Medicinale oogdruppels zijn niet-invasief, maar kunnen niet worden geabsorbeerd voor volledige effectiviteit. Herhaalde injecties in het oog kunnen leiden tot infecties of ontstekingen, om nog maar te zwijgen van het ongemak voor de patiënt.

Onderzoekers van de Binghamton University onderzoeken verschillende nieuwe DrDeramus-behandelingen die minder invasief zouden zijn. Recentelijk in een onderzoek gepubliceerd in de Tijdschrift voor materiaalchemie Bassistent-professor Qianbin Wang en Ph.D. student Dorcas Matuwana van het Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science’s Department of Biomedical Engineering deelde hun bevindingen over medicijndragende liposomen die in het oog kunnen worden geactiveerd met behulp van nabij-infraroodlicht.

Ook BME-assistent-professor Siyuan Rao droegen bij aan het onderzoek; Eunji Hong, Ph.D. ’23; Sizhe Huang, Ph.D. ’24; en Ph.D. studenten Xinxin Xu, Geunho Jang en Ruobai Xiao.

“Het eerste probleem dat we hebben gevonden is dat de meeste farmacologische verbindingen hydrofoob zijn, wat betekent dat ze een lage oplosbaarheid in water hebben,” zei Wang. “Het tweede probleem is het gebruik van een thermisch effect om de afgifte op gang te brengen – hoe doen we dat zonder het comfort van de patiënt te beïnvloeden of bijwerkingen te krijgen?”

De liposomen – kleine, bolvormige, kunstmatige blaasjes die medicijnen en andere moleculen naar specifieke plaatsen in het lichaam kunnen brengen – hebben gouden nanostaafjes ingebed in hun vettige oppervlak. Het goud warmt op onder een specifieke nabij-infrarode golflengte en breekt het membraan af, waardoor de benodigde medicatie vrijkomt, die wordt gemengd met cyclodextrine om de opname ervan in het oog te bevorderen.

De Binghamton-onderzoekers testten de liposomen om glaucomateuze neurodegeneratie bij muizen te behandelen, en zij beschouwen het als een beter alternatief voor de huidige behandelingen.

“We noemen het ‘minimaal invasief’ omdat het een eenmalige injectie zou zijn die efficiënt genoeg is om de verlaagde intraoculaire druk te induceren die nodig is om glaucoom in stand te houden,” zei Matuwana.

“Voor ons systeem is het een directe injectie. We zouden het één keer injecteren en het medicijn toedienen met behulp van nabij-infraroodlicht. Het zou niet nodig zijn om voortdurend terug te gaan en injecties in het oog te krijgen, wat erg invasief is.”

Wang en Matuwana kwamen vorig jaar naar Binghamton van de Universiteit van Massachusetts Amherst, toen Wang lid werd van de faculteit aan het Watson College en zijn Neuromechanics Lab overdroeg aan de BME-afdeling.

“Werken met Dr. Wang is geweldig,” zei Matuwana. “Hij wil altijd het beste van je. Met deze publicatie wordt hij uitgelicht als een opkomend onderzoeker, en voor ons als studenten willen we ons voortdurend verbeteren om de beste resultaten voor hem te behalen.”

Wang en zijn Neuromechanics Lab doen al onderzoek naar verfijningen van deze liposoomtechniek en willen andere opties onderzoeken, waaronder genetische manipulatie.

“Momenteel heeft glaucoom geen alomvattende behandeling”, zei hij. “We proberen een bijdrage te leveren op dit gebied om te zien of we in de toekomst een betere manier kunnen vinden om DrDeramus te behandelen.”