Implanterbara matriser av mikrokamrar visar potentiell kapacitet för att hålla och släppa exakt kontrollerade mängder läkemedel på kommando, rapportera A*STAR -forskare med kollegor i Singapore, Ryssland och Storbritannien.

En nära-infraröd laserstråle verkar för att bryta upp utvalda mikrokammare vid önskad tid. "Detta nära-infraröda ljus är det perfekta sättet att utlösa läkemedelsfrisättning eftersom det har maximal penetration i biologiska vävnader, "säger Maxim Kiryukhin från A*STAR Institute of Materials Research and Engineering. De nödvändiga våglängderna faller inom det" terapeutiska fönstret "som gör att ljus för medicinsk användning kan nå säkert in i kroppen.

Teamet gör mikrokamrarna av kompositer av polymerer och grafenoxid. "Min forskargrupp var föregångare i tillverkningen av mikrokammarrayer med hjälp av tekniker som kallas nanoimprint litografi och lager-för-lager-montering, "säger Kiryukhin. Litografisteget gör mallar med ett önskat mönster av mikrobrunnar präglade i deras yta. Skikt av polymerer och grafenoxid byggs sedan upp på mallarna för att göra ett kompositmaterial. Mallarna kan lösas upp eller skalas bort, skapa polymer/grafen-oxid-kammade arrays som kan förseglas med ett lager av plast.

Om de ska innehålla läkemedel för leverans till kroppen, kamrarna måste vara mekaniskt robusta. "Fel, följt av plötslig frigivning av hela läkemedelslasten, kan vara katastrofalt, "Påpekar Kiryukhin. Att införliva grafenoxidlager i polymerskikten är den kritiska innovationen som gör kammarna tillräckligt stabila och lyhörda för nära-infrarött ljus.

Forskarna har redan utvecklat tekniker som kan användas för att ladda kamrarna med en rad kemiska lösningar; utvalda kamrar kan sedan störas med hjälp av riktat laserljus (se bild). Detta skulle ge kliniker fin kontroll över graden av läkemedelsfrisättning som passar olika patienter och tillstånd.

Detta proof-of-concept-arbete lägger grunden för att gå till tester med riktiga droger hos djur och sedan människor. Kiryukhin förklarar att teamet litar på sina samarbetsvilliga forskargrupper i Storbritannien, Kina och Ryssland för att hantera denna utmaning.

Samtidigt driver A*STAR -forskarna vidare möjligheter. "Vi är intresserade av att använda de kammade arraysna i avkänningsteknologi, som att upptäcka matens färskhet eller diagnostisera tillståndet hos sår och sjuka vävnader, "Kiryukhin förklarar. Mikrokamrarna kan släppa en signal, såsom fluorescens, som svar på att förändringarna känns, till exempel.