Forskere nærmer sig muligheden for at putte lægemiddelstoffer i små kugler af gele. Nanogelerne, som de hedder, rummer et stort potentiale inden for lægemiddelindustrien, hvor de kan tage bivirkningerne ud af lægemidler uden at reducere lægemiddeleffekten.
Forskere fra hele verden har i efterhånden mange år arbejdet mod at udvikle nanogeler til at putte lægemiddelstoffer i.
Nanogeler er små gelekugler, der kan rumme for eksempel antibiotika eller andre stofklasser, som man så kan give til patienter.
Tidligere studier med nanogelerne har blandt andet vist, at man ved brug af nanogelerne rent faktisk kan reducere toksiciteten ved et lægemiddel uden, at det går ud over lægemidlets effekt.
Det betyder, at man måske kan give endnu mere af et lægemiddel til en patient for dermed at opnå den ønskede effekt, eller at man kan begynde at bruge lægemiddelstoffer, der normalt kommer med for mange bivirkninger.
Nu har forskere så taget skridtet videre og vist, hvad strukturen af de lægemiddelstoffer, som man putter i nanogelerne, har af betydning for, hvor hurtigt eller langsomt det bliver frigivet.
"Tidligere har vi i samarbejde med forskere fra Vancouver vist, at vi rent faktisk kan firedoble mængden af et antimikrobielt stof, som vi gav til mus, for endnu større effekt, men uden flere bivirkninger. Det gør nanogelerne til en spændende ny måde at administrere lægemiddelstoffer på. Med dette studie viser vi, hvordan man også kan regulere frigivelsen af de stoffer, som man har puttet i nanogelerne," forklarer en af forskerne bag studiet, professor Hanne Mørck Nielsen fra Institut for Farmaci ved Københavns Universitet.
Forskningen er offentliggjort i Journal of Colloid and Interface Science.
Ufarligt at få i kroppen
Nanogelerne er små kugler på ikke mere end 100 til 200 nanometer, og så er de bløde i strukturen.
Kuglerne laver forskerne i et såkaldt mikrofluid-system, hvor de kan kontrollere de polymerer, som danner kuglestrukturen omkring det aktive stof.
Den benyttede polymer består af hyaluronsyre, der er et naturligt stof, som både er bionedbrydeligt og faktisk er kendt for sin gavnlige effekt i forhold til at fugte huden.
Det er med andre ord ikke et problem at få ind i kroppen.
Forskerne har i deres forsøg tidligere set tendenser til, at når de indkapsler nogle typer af lægemiddelstoffer i nanogelerne, så ændrer størrelsen sig, mens det ikke sker, når de indkapsler andre lægemiddelstoffer i polymererne.
I det nye studie ønskede forskerne at blive klogere på, hvad der afgør, om nanogelerne ændrer struktur eller ej, og hvilken effekt det har.
"Formålet med det her arbejde er at vise ikke bare, at polymererne samler sig i en kugleform, der indkapsler en stor mængde peptid, men også hvad det betyder for nanogelernes karakteristika, at man putter selv meget lidt strukturelt forskellige peptider i dem," forklarer Hanne Mørck Nielsen.
Peptidkarakteristika har stor betydning for funktionen af nanogel
I studiet puttede forskerne forskellige peptider i nanogelerne.
Peptider er ligesom større proteiner opbygget af forskellige aminosyrer i sekvens.
Forskerne testede en lang række peptider med samme længde og ladning, men med forskellige aminosyresekvenser, der blandt andet havde effekt på, hvor glade for vand (hydrofile) dele af peptiderne var.
Forsøget viste, at nanogelernes størrelse er meget afhængig af, hvad forskerne forsøgte at putte i dem.
Nogle blev større, mens andre blev væsentligt mindre.
Der var også forskel i, hvor meget peptid der kunne være i hver nanokugle.
Forskerne benyttede også en teknik, som hedder small angle neutron scattering, til at bestemme strukturen af den enkelte nanokugle.
Her fandt de, at den største forskel var, at de mere hydrofobe peptider havde tendens til at lokalisere sig selv inde i midten af gelen. Når det sker, bliver nanokuglerne mindre.
"Vi fandt også, at strukturen af peptiderne har betydning for, hvor meget peptid der bliver frigivet fra nanogelen. Her har de let hydrofobe peptider en langsommere frigivelsesprofil sammenlignet med de hydrofile. Resultatet viser, at hvis man vil indkapsle sit lægemiddelstof i en nanogel, kan man ikke bare formode, at 'one size fits all'. Denne viden rummer muligheder for bedre at matche peptider med nanokuglerne og få den ønskede effekt," siger Hanne Mørck Nielsen.
Relevant for insuliner og antibiotika
Ifølge Hanne Mørck Nielsen bidrager studiet til en større forståelse af, hvordan man kan benytte nanogeler til at indkapsle lægemiddelstoffer.
Vil man som eksempel gerne have, at et stof skal frigives langsomt i kroppen for at minimere bivirkninger eller have effekt over længere tid, kan det være en idé at benytte et lidt mere hydrofobt peptid.
Det kan for eksempel dreje sig om nogle af de insuliner, hvor man gerne vil have lægemiddeleffekt over flere timer/dage.
"Det handler om, at vi med nanogeler kan justere frigivelsesprofilen af et lægemiddelstof for en længerevarende effekt eller anvende højere dosis af det uden bivirkninger. Det er potentialet og kan have stor betydning i forhold til mange former for behandling, blandt andet ved antibiotikabehandling, hvor man kan ønske en længerevarende effekt af et antibiotikum i for eksempel næseslimhinden. Her kan nanogelerne frigive et antibiotikum langsomt over tid, så man både får slået bakterierne ihjel og holdt dem væk, uden at kroppen skal overbelastes af de negative effekter af at blive behandlet med en stor mængde antibiotikum," forklarer Hanne Mørck Nielsen.
