Tutkijat ovat kehittäneet materiaalin, joka voi havaita pienimmätkin muutokset kehossa, esimerkiksi niveltulehduksen pahenemisen aikana, ja vapauttaa lääkkeitä juuri sinne ja silloin, kun niitä tarvitaan.
Tämä pehmeä materiaali voidaan täyttää tulehduskipulääkkeillä, jotka vapautuvat vasteena pienille pH-muutoksille kehossa. Niveltulehduksen pahenemisvaiheen aikana nivel tulehtuu ja sen ympäristö muuttuu hieman happamammaksi kuin ympäröivä kudos.
Cambridgen yliopiston tutkijoiden kehittämä materiaali on suunniteltu reagoimaan luonnolliseen pH-arvon muutokseen. Happamuuden kasvaessa materiaali pehmenee ja saa hyytelömäisen konsistenssin, mikä edistää sen rakenteeseen kapseloitavien lääkemolekyylien vapautumista. Koska materiaali reagoi vain kapealla pH-alueella, tutkijat väittävät, että lääkkeet voivat vapautua juuri siellä ja silloin, kun niitä tarvitaan, mikä vähentää mahdollisia sivuvaikutuksia.
Kun tätä menetelmää käytetään keinotekoisena rustona niveltulehduksesta kärsivissä nivelissä, se voi mahdollistaa niveltulehduksen jatkuvan hoidon ja parantaa lääkkeiden tehoa kivun lievittämisessä ja tulehduksen torjumisessa. Yhdistyneessä kuningaskunnassa yli 10 miljoonaa ihmistä kärsii niveltulehduksesta, mikä maksaa Britannian kansalliselle terveyspalvelulle 10,2 miljardia puntaa vuodessa. Arvioiden mukaan yli 600 miljoonaa ihmistä kärsii niveltulehduksesta maailmanlaajuisesti.
Vaikka materiaalin käyttö potilailla edellyttää laajoja kliinisiä tutkimuksia, tutkijat väittävät, että heidän lähestymistapansa voi parantaa niveltulehduspotilaiden ja muiden sairauksien, kuten syövän, hoitotuloksia. Tulokset on julkaistu American Chemical Society -lehdessä .
Cambridgen ryhmän kehittämä materiaali käyttää erityisesti suunniteltuja ja käännettäviä poikittaissidoksia polymeeriverkossa. Näiden sidosten herkkyys happamuustason muutoksille tekee materiaalista erittäin herkän mekaanisille ominaisuuksille.
Tämä materiaali on kehitetty professori Oren Shermanin tutkimusryhmässä Yusuf Hamid -kemian laitoksella Cambridgessa. Ryhmä on erikoistunut näiden ainutlaatuisten materiaalien kehittämiseen ja luomiseen monenlaisia potentiaalisia sovelluksia varten.
”Olemme jo jonkin aikaa olleet kiinnostuneita näiden materiaalien käytöstä nivelissä, koska niiden ominaisuudet voivat jäljitellä ruston ominaisuuksia”, sanoi Sherman, supra-molekyylisen ja polymeerikemian professori ja polymeerien synteesilaboratorion johtaja Melvillessä. ”Mutta tämän yhdistäminen tarkkaan lääkkeiden annosteluun on todella jännittävä mahdollisuus.”
”Nämä materiaalit pystyvät ‘tunnistamaan’, kun kehossa on jotain vialla, ja reagoimaan toimittamalla hoitoa juuri sinne, missä sitä tarvitaan”, sanoi tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja, tohtori Stephen O’Neill. ”Tämä voi vähentää lääkkeiden uusintakäyttöön tarvetta ja samalla parantaa potilaiden elämänlaatua.”
Toisin kuin monet lääkkeiden annostelujärjestelmät, jotka vaativat ulkoisia vaikutuksia, kuten lämpöä tai valoa, tämä järjestelmä toimii kehon omien kemiallisten prosessien perusteella. Tutkijat väittävät, että tämä voi avata tien pidempiaikaisten, kohdennettujen niveltulehdushoitojen kehittämiselle, jotka reagoivat automaattisesti pahenemisvaiheisiin, parantaen tehokkuutta ja vähentäen samalla vaarallisia sivuvaikutuksia.
Laboratoriotesteissä tutkijat lisäsivät materiaaliin fluoresoivan väriaineen, joka jäljitteli todellisen lääkkeen käyttäytymistä. He havaitsivat, että niveltulehduksen vaurioittaman nivelen tyypillisissä happamuustasoissa materiaali vapautti huomattavasti enemmän lääkettä kuin normaaleissa, terveissä pH-tasoissa.
”Säätämällä näiden geelien kemiallista koostumusta voimme tehdä niistä erittäin herkkiä pienimmillekin happamuuden muutoksille, joita tapahtuu tulehtuneissa kudoksissa”, sanoi tutkimuksen toinen tekijä, tohtori Jade McCune. ”Tämä tarkoittaa, että lääkkeet vapautuvat juuri silloin ja siellä, missä niitä eniten tarvitaan.”
Tutkijat väittävät, että tätä lähestymistapaa voidaan soveltaa monenlaisiin sairauksiin muuttamalla materiaalin kemiallista koostumusta.
”Tämä on erittäin joustava lähestymistapa, joten teoriassa voisimme sisällyttää sekä nopeasti vaikuttavat että hitaasti vaikuttavat lääkkeet ja saada yhden yhtenäisen hoidon, joka kestäisi useita päiviä, viikkoja tai jopa kuukausia”, sanoi O’Neill.
Tiimin seuraavat askeleet sisältävät materiaalien testaamisen elävillä järjestelmillä niiden tehokkuuden ja turvallisuuden arvioimiseksi fysiologisessa ympäristössä. Tiimi väittää, että jos lähestymistapa osoittautuu menestyksekkääksi, se voi avata tien uuden sukupolven herkille biomateriaaleille, jotka pystyvät hoitamaan kroonisia sairauksia tarkemmin.
