Nowatorski układ kontrolowanego uwalniania leków w obecności jonu wyzwalającego

Badacze z Uniwersytetu Warszawskiego opublikowali w czasopiśmie „Chemical Communications” artykuł pt. „Towards drug delivery systems triggered by ion-selective interactions”.

Zespół prof. Agaty Michalskiej i prof. Krzysztofa Maksymiuka we współpracy z dr. hab. Piotrem Piątkiem, z udziałem dr Doroty Buczyńskiej, dr Emilii Stelmach i dr Justyny Kalisz z Wydziału Chemii oraz dr. Bohdana Paterczyka z Wydziału Biologii UW zaproponował nowatorski układ kontrolowanego uwalniania leków w obecności wybranego jonu (jonu wyzwalającego), inspirowany zasadą działania selektywnych sensorów jonów.

– W procesie tym kluczową rolę odgrywa jonofor, czyli związek organiczny selektywnie wiążący się z jonami wywołującymi uwalnianie leku. Lek – kation tworzący parę jonową z anionem organicznym są wprowadzane razem z jonoforem (selektywnie wiążącym jon wyzwalający uwalnianie leku) i innymi składnikami do organicznej matrycy polimerowej, która może mieć formę np. membrany czy układu (maty) nanowłókien. Wybrane jony wyzwalające obecne w roztworze mogą samorzutnie wnikać do matrycy polimerowej z uwagi na duże powinowactwo do jonoforu. Powstawanie kompleksu jonu wyzwalającego z jonoforem skutkuje uwolnieniem jonu leku z fazy polimeru dla zachowania elektroobojętności. W odróżnieniu od innych systemów dozowania leków, w proponowanym układzie można wykorzystywać różne jony wyzwalające (np. jony potasu) dzięki doborowi odpowiedniego jonoforu – podaje Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego.

Badania przeprowadzono z wykorzystaniem warstw polimerowych oraz mat z nanowłókien polimerowych otrzymanych metodą elektroprzędzenia, zawierających jako modelową substancję leczniczą kation błękitu metylenowego oraz jonofor selektywny dla jonów potasu – walinomycynę.

Co wykazały badania?

• System jest selektywny. Uwalnia lek wyłącznie w obecności jonów potasu, podczas gdy w obecności innych podobnych jonów, np. jonów sodu, kationy leku nie są uwalniane.
• Szybkość i ilość uwalnianej substancji można regulować stężeniem jonów wyzwalających oraz formatem matrycy polimerowej.
• Nanowłókna umożliwiają szybsze i bardziej precyzyjne uwalnianie leku niż klasyczne membrany polimerowe, również przy bardzo niskich stężeniach jonów potasu.

Najważniejsze wnioski

1. Zaprezentowany system pozwala na selektywne i kontrolowane uwalnianie leków w odpowiedzi na obecność określonych jonów.
2. Zastosowanie mat z nanowłókien znacząco zwiększa efektywność i czułość metody.
3. Metoda otwiera nowe perspektywy dla tworzenia inteligentnych systemów dostarczania leków zależnych od obecności wybranych jonów w środowisku biologicznym.

Praca naukowców UW stanowi przełomowy krok w kierunku projektowania biomateriałów terapeutycznych, które reagują na specyficzne bodźce chemiczne w otoczeniu pacjenta. Dzięki temu może znaleźć zastosowanie m.in. w medycynie spersonalizowanej.

Publikacja jest dostępna tutaj.

Źródło: Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego

Czytaj także: Reaktory, które robią różnicę w farmacji