İğnesiz cihaz, insülin, antikor, RNA veya diğer büyük molekülleri iletmek için kullanılabilir.
Mürekkep balıklarının okyanusta ilerlemek ve mürekkep bulutları oluşturmak için jetleri kullanma biçiminden ilham alan MIT ve Novo Nordisk araştırmacıları, mide duvarına veya sindirim sisteminin diğer organlarına doğrudan bir ilaç patlaması bırakan yutulabilir bir kapsül geliştirdiler.
Bu kapsül, insülin ve antikorlar da dahil olmak üzere diğer büyük proteinler gibi normalde enjekte edilmesi gereken ilaçları iletmenin alternatif bir yolunu sunabilir. Bu iğnesiz strateji, diyabet, obezite ve diğer metabolik bozuklukları tedavi etmek için bir aşı veya terapötik bir molekül olarak RNA iletmek için de kullanılabilir.
“Uzun zamandır araştırdığımız zorluklardan biri, genellikle enjeksiyon gerektiren makromoleküllerin oral yoldan verilmesini sağlayan sistemlerin geliştirilmesidir. Bu çalışma, bu ilerlemedeki bir sonraki büyük ilerlemelerden birini temsil ediyor,” diyor MIT’de Translasyonel Mühendislik Laboratuvarı direktörü ve makine mühendisliği doçenti, Brigham ve Kadın Hastanesi’nde gastroenterolog, Broad Enstitüsü’nün yardımcı üyesi ve çalışmanın kıdemli yazarı Giovanni Traverso.
Traverso ve MIT’deki öğrencileri, Brigham and Women’s Hospital ve Novo Nordisk’teki araştırmacılarla birlikte yeni kapsülü geliştirdiler. Graham Arrick SM ’20 ve Novo Nordisk bilim insanları Drago Sticker ve Aghiad Ghazal, bugün Nature’da yayınlanan makalenin baş yazarlarıdır .
Kafadan bacaklılardan esinlenildi
Büyük proteinlerden veya RNA’dan oluşan ilaçlar genellikle sindirim sisteminde kolayca parçalandıkları için oral yoldan alınamazlar. Traverso’nun laboratuvarı, birkaç yıldır bu ilaçları bozulmadan koruyan küçük cihazlara kapsülleyerek ve daha sonra doğrudan sindirim sisteminin astarına enjekte ederek oral yoldan vermenin yolları üzerinde çalışıyor.
Bu kapsüllerin çoğu, cihaz sindirim sistemine ulaştığında ilaçları iletmek için küçük bir iğne veya mikroiğne seti kullanır. Yeni çalışmada Traverso ve meslektaşları, dokuya herhangi bir hasar olasılığını azaltabilecek herhangi bir iğne olmadan bu molekülleri iletmenin yollarını keşfetmek istediler.
Bunu başarmak için kafadan bacaklılardan ilham aldılar. Kalamarlar ve ahtapotlar, manto boşluklarını suyla doldurup sonra da sifonlarından hızla dışarı atarak kendilerini ileri itebilirler. Suyun dışarı atılma kuvvetini değiştirerek ve sifonu farklı yönlere doğrultarak, hayvanlar hızlarını ve seyahat yönlerini kontrol edebilirler. Sifon organı ayrıca kafadan bacaklıların mürekkep fışkırtmalarını ve avcıların dikkatini dağıtmak için yem bulutları oluşturmalarını sağlar.
Araştırmacılar bu püskürtme eylemini taklit etmek için iki yol buldular, sıkıştırılmış karbondioksit veya sıkıca sarılmış yaylar kullanarak sıvı ilaçları kapsülden dışarı itmek için gereken kuvveti ürettiler. Gaz veya yay, mide gibi neme veya asidik bir ortama maruz kaldığında çözünmek üzere tasarlanmış bir karbonhidrat tetikleyici tarafından sıkıştırılmış bir durumda tutulur. Tetik çözüldüğünde, gaz veya yay genişlemeye bırakılır ve kapsülden bir ilaç jeti dışarı itilir.
Sindirim sisteminden alınan dokular kullanılarak yapılan bir dizi deneyde, araştırmacılar ilaçların submukozal dokuya nüfuz edip orada birikerek dokuya ilaç salan bir depo oluşturması için gereken basıncı hesapladılar.
Keskinliklerin ortadan kaldırılmasının yanı sıra, yüksek hızlı kolonlu jetlerin bir diğer potansiyel avantajı da lokalizasyon sorunlarına karşı sağlamlıklarıdır. Dokuyla yakın temas kurması gereken küçük bir iğnenin aksine, deneylerimiz bir jetin dozun çoğunu uzaktan veya hafif bir açıyla iletebileceğini gösterdi,” diyor Arrick.
Araştırmacılar ayrıca kapsülleri sindirim sisteminin farklı kısımlarını hedef alabilecek şekilde tasarladılar. Düz bir tabana ve yüksek bir kubbeye sahip olan kapsülün bir versiyonu, mide astarı gibi bir yüzeyde durabilir ve ilacı dokuya doğru aşağı doğru püskürtebilir. Traverso’nun laboratuvarının kendi kendini yönlendiren kapsüller üzerine önceki araştırmalarından ilham alan bu kapsül, yaklaşık bir yaban mersini büyüklüğündedir ve 80 mikrolitre ilaç taşıyabilir.
İkinci versiyon, yemek borusu veya ince bağırsak gibi uzun bir tübüler organın içinde hizalanmasını sağlayan tüp benzeri bir şekle sahiptir. Bu durumda, ilaç aşağıya doğru değil, yan duvara doğru dışarı atılır. Bu versiyon 200 mikrolitre ilaç verebilir.
Metal ve plastikten yapılan kapsüller, sindirim kanalından geçebiliyor ve ilaç yükünü boşaltarak vücuttan atılıyor.
İğnesiz ilaç dağıtımı
Hayvanlar üzerinde yapılan testlerde araştırmacılar, bu kapsülleri insülin, diyabet ilacı Ozempic’e benzer bir GLP-1 reseptör agonisti ve kısa müdahale eden RNA (siRNA) adı verilen bir RNA türü iletmek için kullanabileceklerini gösterdiler. Bu RNA türü genleri susturmak için kullanılabilir ve bu da onu birçok genetik bozukluğu tedavi etmede potansiyel olarak faydalı hale getirir.
Ayrıca, ilaçların hayvanların kan dolaşımındaki konsantrasyonunun, ilaçlar şırıngayla enjekte edildiğinde görülen büyüklük mertebesine ulaştığını ve herhangi bir doku hasarı tespit etmediklerini gösterdiler.
Araştırmacılar, yutulabilir kapsülün, insülin veya diğer enjekte edilen ilaçları sık sık alması gereken hastalar tarafından evde kullanılabileceğini öngörüyor. Bu yaklaşım, özellikle iğnelerden hoşlanmayan hastalar için ilaç vermeyi kolaylaştırmanın yanı sıra, keskin iğneleri atma ihtiyacını da ortadan kaldırıyor. Araştırmacılar ayrıca, bir endoskopa takılabilen ve doktorların bir endoskopi süitinde veya ameliyathanede bir hastaya ilaç vermek için kullanmalarına olanak tanıyan bir cihaz versiyonu oluşturdular ve test ettiler.
“Bu teknoloji, insülin ve GLP-1 agonistleri gibi makromolekül ilaçların oral yoldan verilmesinde önemli bir sıçramadır. Geçmişte oral yoldan ilaç verilmesi için birçok yaklaşım denenmiş olsa da, bunlar yüksek biyoyararlanım elde etmede yetersiz olma eğilimindedir. Burada, araştırmacılar hayvan modellerinde yüksek verimlilikle biyoyararlanım sağlama yeteneğini göstermektedir. Bu, şu anda enjeksiyonlar veya intravasküler infüzyonlar yoluyla uygulanan birçok biyolojik için etkili olabilecek heyecan verici bir yaklaşımdır,” diyor araştırmaya katılmayan Rice Üniversitesi’nde biyomühendislik profesörü olan Omid Veiseh.
Araştırmacılar şimdi kapsülleri daha da geliştirerek insanlarda test etmeyi umuyorlar.
Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsiniz.
