Jagten på nye måder at levere biologisk medicin intensiveres

Sygdom og behandling 6. apr 2023 3 min Assistant Professor Stine Rønholt Skrevet af Kristian Sjøgren

Der er et stort ønske om at erstatte medicin, som skal administreres med en kanyle, med tabletter og kapsler. Det helt store problem er dog at komme forbi mavesækkens sure miljø og helt ned i tarmen, hvor medicinen skal optages. Et nyt forskningsresultat peger på en ny og meget smart måde at få medicin derhen, hvor det rent faktisk skal udøve sin effekt.

Der er meget simple årsager til, at for eksempel børn med type 1-diabetes eller væksthæmning skal stikke sig selv i maveskindet med en kanyle flere gange om dagen.

Hovedårsagen er, at insulin og væksthormon er biologiske lægemidler, og hvis man prøver at indtage et biologisk lægemiddel som en tablet i munden, når mavesyren, enzymer og galdesalte at flå lægemidlet helt og aldeles fra hinanden, inden det kan komme ned i tarmen og have en effekt.

Problemet med levering af biologiske lægemidler til tarmen har forskere nu fundet en genial løsning på, og i et nyt studie viser de, hvordan de med golfbolde i nanostørrelse og små fangarme ikke bare kan beskytte et biologisk lægemiddel på rejsen fra munden til tarmen, men også få lægemidlet til at blive frigivet lige akkurat der i tarmen, hvor det vil have den ønskede effekt.

Studiet er et proof-of-concept, men det er et første skridt på vejen til at erstatte behandlingen af en lang række sygdomme fra stik og kanyler til to tabletter og et glas vand.

"Det hele går ud på at levere lægemidler der, hvor de skal have en effekt, og for rigtig mange lægemidler er det i tarmen. Problemstillingens natur og de forskellige udfordringer har vi fået øjnene op for inden for de seneste år, hvilket gør, at vi nu kan begynde at udvikle løsninger, der kan blive en del af de metoder, som vi i fremtiden benytter til at levere biologisk medicin oralt," fortæller en af forskerne bag studiet, adjunkt Stine Rønholt fra LEO Foundation Center for Cutaneous Drug Delivery ved Københavns Universitet.

Forskningen er offentliggjort i ACS Applied Materials and Interfaces.

Nano-golfbolde bringer medicinen sikkert frem

Forskernes løsning på problemet med at få medicin forbi mavesækkens sure miljø er golfbolde i nanostørrelse, som kan beskytte biologisk medicin på rejsen.

Ligesom rigtige golfbolde har fordybninger i overfladen, har nano-golfboldene fordybninger, som man kan putte biologisk medicin i.

I hullerne er medicinen beskyttet mod mavesyre og kan derved passere hele vejen gennem fordøjelsessystemet til tarmen, hvor der kan ske et optag af medicinen over tarmvæggen.

Det kræver dog, at golfboldene giver slip på medicin, så den ikke bare passerer hele vejen igennem tarmen og ud på den anden side, men her har forskerne udviklet deres første geniale løsning.

"Vi kan kemisk designe disse golfbolde, som hedder mesoporøse silika-nanopartikler, til at frigive medicinen, for eksempel ved en bestemt surhedsgrad, så medicinen ikke bliver frigivet i mavesækkens sure miljø, men først i tarmen, hvor der er mindre grad af nedbrydning," forklarer Stine Rønholt.

Udstyrer nano-golfbolde med små arme

Det er dog ikke nok, at medicinen bliver frigivet i tarmen. Den skal allerhelst blive frigivet lige akkurat der i tarmen, hvor den kan blive optaget over tarmvæggen, men det kræver, at medicinen på en eller anden måde kan trænge gennem det slimlag, der dækker laget af tarmceller.

Også denne problematik bliver adresseret med nano-golfboldene, som forskerne har udstyret med små arme kaldet dendrimerer.

Dendrimererne er som en skruemaskine, som man kan sætte forskellige bor eller bits i, når man skal udføre et stykke arbejde. Skal man bore et stort hul, sætter man et stort bor i, men hvis man skal skrue en stjerneskrue i en given størrelse i en væg, sætter man en bit i, som svarer til netop den skrue.

På samme måde kan forskerne udstyre dendrimererne med forskellige funktionaliteter, blandt andet evnen til at gribe fat i slimlaget over tarmcellerne og grave sig ned i det.

På den måde kan nano-golfboldene ikke bare sikre, at den biologiske medicin overlever tarmens sure miljø, men også at den efterfølgende bliver bragt sikkert frem til tarmvæggen og frigivet der.

"I vores studie har vi blandt andet karakteriseret interaktionen mellem dendrimererne og slimlaget over tarmcellerne. Vi har også vist, hvordan vi med sammenlægningen af to forskellige syntesemetoder bedre kan styre den proces, hvormed vi sætter dendrimererne på vores mesoporøse silika-nanopartikler. Vi er stadig tidligt i udviklingsfasen, men vi har vist, hvordan den her teknologi kan udvikles, og hvordan den kan forløse det potentiale, som den har," siger Stine Rønholt.

Uendelige designmuligheder

Stine Rønholt forklarer, at det geniale ved dendrimererne og de mesoporøse silika-nanopartikler er, at designmulighederne er uendelige.

Har lægemiddelproducenter et ønske til, at et givent lægemiddel bliver frigivet et specifikt sted i tarmen, er det blot et spørgsmål om at designe dendrimererne på en måde, så de mesoporøse silika-nanopartikler kommer derhen. Samtidig kan de mesoporøse silika-nanopartikler designes på en måde, så lægemidlet bliver frigivet under de gældende betingelser.

Derudover kommer systemet med den helt klare fordel, at forskerne allerede nu kan designe et bibliotek af leveringsmuligheder, som producenter af insulin, væksthormon eller andre protein- eller peptidbaserede lægemidler kan hive ned fra hylden.

"Vi ser, at lægemiddelproducenter i stigende grad er interesserede i at producere biologiske lægemidler, og det her åbner op for, at de kan få leveret lægemidlerne lige præcis der, hvor de skal have en effekt," siger Stine Rønholt.

"Mucoadhesive Dendrons Conjugated to Mesoporous Silica Nanoparticles as a Drug Delivery Approach for Orally Administered Biopharmaceuticals" er udgivet i ACS Appl Mater Interfaces. Projektet er støttet af Lundbeckfonden samt Novo Nordisk Fonden gennem en Challenge Programme-bevilling til ”Center for Biopharmaceuticals and Biobarriers in Drug Delivery (BioDelivery)”.

My research aim is cross-disciplinary focusing on the interface between physical chemistry, biophysics, biology and pharmaceutical sciences. I explore...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020