Ett läkemedel med tre aktiva ingredienser som släpps i sekvens vid specifika tidpunkter är under utveckling av ett team vid Münchens tekniska universitet (TUM). Det som en gång var en farmakologs dröm är nu mycket närmare verkligheten. Med en kombination av hydrogeler och artificiellt DNA, nanopartiklar kan frigöras i sekvens under förhållanden som liknar dem i människokroppen.

Det blir mycket vanligare att patienter behandlas med flera mediciner som tas med fasta intervall - en begränsning som försvårar vardagen för patienter och ökar risken för missade doser.

Oliver Lieleg, professor i biomekanik och medlem i München School of BioEngineering vid TUM, och doktorand Ceren Kimna har nu utvecklat en process som kan fungera som grund för mediciner som innehåller flera aktiva ingredienser som på ett tillförlitligt sätt släpper ut dem i en fördefinierad sekvens vid angivna tidpunkter. "Till exempel, en salva som appliceras på ett kirurgiskt snitt kan släppa smärtstillande medicin först, följt av ett antiinflammatoriskt läkemedel och sedan ett läkemedel för att minska svullnad, "förklarar Oliver Lieleg.

Den ena aktiva ingrediensen efter den andra

"Salvor eller krämer som släpper ut sina aktiva ingredienser med en tidsfördröjning är inte nya i sig, "säger Oliver Lieleg. Med drogerna som används för närvarande, dock, det finns ingen garanti för att två eller flera aktiva ingredienser inte kommer att släppas ut i organismen samtidigt.

För att testa principen bakom deras idé, Oliver Lieleg och Ceren Kimna använde silver i nanometer, järnoxid och guldpartiklar inbäddade i en hydrogel. De använde en spektroskopisk metod för att spåra partiklarnas utlopp från gelén. Partiklarna som valts ut av forskarna har liknande rörelseegenskaper i gelén som partiklarna som används för att transportera verkliga aktiva ingredienser, men är enklare och billigare att göra.

Den speciella ingrediensen som styr nanopartiklarna är artificiellt DNA. I naturen, DNA är framför allt bärare av genetisk information. Dock, forskare utnyttjar alltmer en annan egenskap:DNA -fragmentens förmåga att kombineras med stor noggrannhet, både när det gäller typer av obligationer och deras styrka, till exempel för att bygga maskiner i nanometer skala.

DNA -kaskaden:Komprimera och släpp sedan i rätt ögonblick

Silverpartiklarna släpptes först. I utgångsläget, partiklarna binds samman av DNA -fragment som designats av Lieleg och Kimna med hjälp av speciell programvara. De resulterande partikelklasarna är så stora att de inte kan röra sig i hydrogeln. Dock, när en saltlösning tillsätts, de skiljer sig från DNA:t. De kan nu röra sig i gelen och glida till ytan. "Eftersom saltlösningen har ungefär samma salthalt som människokroppen, vi kunde simulera tillstånd där de aktiva ingredienserna inte skulle släppas förrän medicinen applicerades, "förklarar Ceren Kimna.

Den maskliknande DNA-strukturen som omger järnoxidpartiklarna består av två typer av DNA:Den första har en ände fäst vid järnoxidpartiklarna. Den andra typen är fäst vid lösa ändar av den första typen. Dessa strukturer påverkas inte av saltlösningen. Järnoxidpartiklarna kan endast frigöras när de första klustren har lösts upp. Denna händelse släpper inte bara silver nanopartiklar, men också DNA, som eliminerar "anslutnings -DNA" i det andra klustret utan att själva bilda anslutningar. Som ett resultat, järnoxidpartiklarna kan separera. Detta frigör DNA-fragment som i sin tur fungerar som nyckeln till den tredje DNA-nanopartikelkombinationen.

"Salvornas konsistens gör dem till den mest uppenbara lösningen för ett hydrogelbaserat tillvägagångssätt. Men denna princip har också potential att användas i tabletter som kan frigöra flera effektiva ingredienser i kroppen i en specifik ordning, "förklarar professor Lieleg.